33 Невозобновляемые источники энергии и окружающая среда

Невозобновляемые источники энергии — это природные запасы веществ и материалов, которые могут быть использованы человеком для производства энергии. Примером могут служить ядерное топливо, уголь, нефть, газ. Энергия невозобновляемых источников в отличие от возобновляемых находится в природе в связанном состоянии и высвобождается в результате целенаправленных действий человека. Вместо не совсем удобного термина «невозобновляемый» мы часто будем использовать термин «истощаемый».

Уголь, нефть, природный газ, торф, горючие сланцы и дрова – это запасы лучистой энергии Солнца, извлеченные и преобразованные растениями. В процессе реакции фотосинтеза из неорганических элементов окружающей среды – воды Н2О и углекислого газа СО2 – под воздействием солнечного света в растениях образуется органическое вещество, основным элементом которого является углерод С. В определенную геологическую эпоху на протяжении миллионов лет из отмерших растений под воздействием давления и температурного режима, которые, в свою очередь, являются результатом конкретного количества энергии Солнца, падающего на Землю, и образовались органические энергетические ресурсы, основу которых составляет углерод, ранее накопленный в растениях. Энергия воды также получается за счет солнечной энергии, испаряющей воду и поднимающей пар в высокие слои атмосферы. Ветер возникает за счет различной температуры нагревания Солнцем разных точек нашей планеты. Кроме того, непосредственно излучение Солнца, приходящееся на поверхность Земли, обладает огромным потенциалом энергии.

По оценкам специалистов, запасов ископаемых энергоресурсов хватит еще на 40-100 лет. С каждым годом их добывают во все более труднодоступных местах. Поэтому их добыча становится дороже и экономическая эффективность исполь-зования ископаемого топлива стремительно снижается.

Кроме этого, при сжигании ископаемого топлива в атмосферу выбрасывается мно-жество вредных соединений. Эти загрязнения отрицательно влияют на здоровье человека и других организмов, а также усиливают парниковый эффект в атмосфере и вносят дополнительный вклад в изменение климата на Земле. Такие газы называют парниковыми газами.

Разработка и потребление невозобновляемых энергетических ресурсов оказывают значительное и преимущественно отрицательное воздействие на окружающую среду. В качестве таких отрицательных факторов можно упомянуть стоимость разработки и добычи таких ресурсов, в которую, например, входит стоимость приборов обнаружения газообразных выделений, стоимость рекультивации горных выработок, затраты на установку устройств защиты от подземных вод, затраты на очистку сточных вод и захоронение отходов. Однако здесь еще не указаны другие экономические издержки, связанные, в частности, с загрязнением воздуха и воды, истощением ресурсов, возможным влиянием на глобальные изменения климата. Повышение эффективности использования таких ресурсов меньше влияют на экологические последствия, чем многочисленные аспекты поставки этих ресурсов.

В этой связи следует отметить, что использование возобновляемых энергетических ресурсов в основном оказывает значительно меньшее воздействие, чем применение ископаемых ресурсов. Все новые решения по энергетическим ресурсам, основанные как на регулирующих предписаниях, так и на тенденциях, складывающихся на свободном рынке, должны учитывать влияние на окружающую среду, в том числе на стороне потребления, новых и существующих ресурсов, включая и возобновляемые ресурсы.

Снижение вредного воздействия энергетических процессов на окружающую среду

Снижение выбросов окислов серы на теплоэлектростанциях. Одним

из главнейших токсичных компонентов, содержащихся в органических топ-

ливах и оказывающих существенное влияние на окружающую среду в районе

расположения ТЭЦ, является сера. Различные топлива существенно отлича-

ются по содержанию серы. В России вопросы снижения выбросов окислов

серы являются весьма актуальными

Уменьшение выбросов сернистых соединений в атмосферу может идти

по трем направлениям:

1) очистка нефтяного топлива от серы на нефтеперерабатывающих

заводах;

2) переработка топлива на ТЭС до его сжигания с целью получения

малосернистого газа;

3) очистка дымовых газов от окислов серы.

Сера содержится в нефти в основном в виде сложных полигетероцик-

лических соединений. Эти соединения малоактивны и обладают высокой

термостабильностью, в связи с чем их трудно разрушить воздействием ки-

слот или щелочей. Поэтому для выделения серы топливо до сжигания либо

подвергается воздействию высоких температур, либо этот процесс сочетается

с воздействием химических веществ.

При переработке нефти на нефтеперерабатывающих заводах в легкие

фракции переходит небольшое количество серы, а подавляющая часть серни-

стых соединений (70–90 %) концентрируется в высококипящих фракциях

и остаточных продуктах, входящих в состав мазута.

Удаление серы из нефтяных топлив можно осуществить гидроочисткой.

При этом происходит взаимодействие водорода с сероорганическими соеди-

нениями и образуется сероводород H2S, который затем улавливается и может

использоваться для получения серы и ее соединений. Процесс протекает при

температуре 300–450 °С и давлении до 10 МПа в присутствии катализаторов –

окислов молибдена, кобальта и никеля.

Гидроочистка фракций нефти в настоящее время достаточно хорошо

разработана и экономически эффективна. Процесс гидроочистки остаточных

нефтепродуктов осложнен тем, что присутствующие в них металлоорганиче-

ские соединения отравляют дорогостоящие катализаторы и уменьшают дли-

тельность работы очистительной аппаратуры в связи с необходимостью час-

той замены катализатора. К тому же при очистке остаточных продуктов рез-

ко возрастает расход водорода. Количество водорода, получаемого как

побочный продукт при нефтепереработке, становится недостаточным, и воз-

никает необходимость в сооружении специальных дорогих установок для его

генерации. Все это ведет к существенному удорожанию процесса обессери-

вания.