Отын, энергия және көміртектендіру

Цивилизацияның техногендік көрсеткіші

Адамзат дамыған сайын күн энергиясын пайдаланудың жаңа тәсілдері пайда болды, оның ішінде жылу тасымалдаушылардың көмегімен – ғимараттарды жылыту үшін, сондай-ақ күн электр станцияларында электр энергиясын өндіру үшін. Отын түрлері де көбейе бастады – ағаштан және көмірден уранға дейін, термоядролық реакцияларда қолданылатын.

Энергия өндіру мен пайдаланудың тәсілдері – қоғамның даму деңгейінің негізгі сипаттамаларының бірі. Тұрғындар санына шаққандағы энергия тұтыну – цивилизацияның техногендік көрсеткішінің басты өлшемі.

Көміртегі кездейсоқ емес, пайдалы қазбалардың негізі болып табылады, сонымен қатар энергиясы жоғары заттардағы Жердегі ең маңызды элемент. Бұл оның электрондық қабығының ерекше химиялық қасиеттерінің нәтижесі – атомдағы электрондардың саны мен олардың орбитальдары. Дегенмен, пайдалы қазбалардың қорлары шектеулі: бүгінгі және болжамды энергия тұтыну жылдамдығымен, әртүрлі елдердің ғалымдарының пікірінше, олар келесі 100-150 жылда сарқылуы мүмкін.

Отын түрлерін таңдағанда, олардың жылу беру қабілетін білу маңызды, әдетте, оларды спецификалық жылу шығарындыларының (Мдж/кг) бірліктерінде көрсетеді: көмір үшін – 30, мұнай үшін – 40, табиғи газдар үшін – 50 Мдж/м³, сутегі үшін – 120 Мдж/м³. Уран-235 ядросының ыдырауында 83 млн Мдж/кг энергия бөлінеді. Басқаша айтқанда, 1 кг уран-235-тен бөлінетін энергия 100 тонна көмірді жағу арқылы алынған энергияға, 60 тонна мұнайға, 48 000 текше метр табиғи газға немесе шамамен 20 000 текше метр сутекке тең.

Жаңартылмайтын энергия көздерінен басқа, адамзат күн, жел, электрохимиялық энергия көздерін, соның ішінде отын элементтерін, сондай-ақ геотермалдық энергияны (Тынық мұхиты жағалауында орналасқан елдерде) пайдалануды үйренді. Соңғы энергия түрлері жаңартылатын (ЖЭК) болып табылады, яғни оларды шексіз рет пайдалануға болады. Әрине, күн сәулесі түсіп, біздің Жерімізді жылытып тұрғанша, оның ядросының температурасы шамамен 20 млн градусқа жететін болса, сондай-ақ біздің сүйікті планетамыз айналуды жалғастырғанша.

Ғалымдардың брутто есептеулері бойынша, біздің Жеріміз әлі де 500 млн жыл бойы Homo sapiens және жануарлар үшін қазіргі тұрмыстық жағдайларды (ауа, су, температура) сақтайтын болады, ал келесі 500 млн жылда температураның көтерілуі басталып, сол кезеңнің соңында (100 градустан жоғары) өте қатты жылытуы мүмкін, себебі күндегі термоядролық синтез реакцияларындағы сутегі мен гелийдің балансы гелий жағына ауысады, оның жылу беру қабілеті әлдеқайда жоғары.

Қазақстан жылына шамамен 90 млн тонна мұнай өндіріп отыр. Оның 70,5 млн тоннасы экспортқа кетсе, қалғаны негізінен Павлодар, Атырау және Шымкенттегі үш мұнай өңдеу зауыттарында өңделеді. Қазіргі шикі мұнай өндіру қарқынын ескере отырып, «мұнай жастығының» пайдалану ұзақтығы тағы 70-100 жылға созылуы мүмкін.

Мұнаймен қатар, Қазақстан жылына шамамен 60 млрд текше метр газ өндіреді. Республикамыздағы электр энергиясының өндірісі 115 млрд кВт.ч шамасында, 222 электр станциясында жалпы қуаты шамамен 2 464 МВт. Бұл көрсеткіштерден көрініп тұрғандай, Қазақстан толықтай өзін-өзі қамтамасыз ететін ел болып табылады және интегралды қуат бойынша жетекші елдердің арасында 17-орынды алады (МЛСУ – Халықаралық стратегиялық басқару лигасының баяндамасы). ҚР-дағы бастапқы энергия тұтыну (әртүрлі энергия түрлері мен отындардың жиынтығы) ТМД-да ең жоғары көрсеткіштердің бірі болып табылады – 150,1 ГДж адам басына. Бұл әлем бойынша орташа көрсеткіштен екі есе, ал OECD-ге кірмейтін басқа елдермен салыстырғанда үш есе көп.

Рұқсат етілген шектерге дейін тазарту

Дегенмен, елдің экономикасын әрі қарай дамыту және халықтың әл-ауқатын арттыру үшін электр энергиясын өндіруді одан әрі арттыру қажет. Бұл мәселені шешу үшін үш жаңа ТЭЦ салу, ЖЭК үлесін арттыру және АЭС (атом электр станциясы) салу жоспарланған. Айтпақшы, Қазақстан уран сату бойынша әлемде бірінші орында екенін атап өту керек.

Қазіргі уақытта біздің республикамызда электр энергиясының 80%-дан астамы көмірді пайдалану арқылы өндіріледі, 7%-ы табиғи газды пайдалану арқылы, 8%-ы гидроэлектр станцияларымен және 5%-ы ЖЭК (күн энергиясы электр энергиясына айналдырылып, жел станцияларынан алынған электр энергиясы) арқылы. Электр энергетикалық нысандарының техникалық-экономикалық көрсеткіштерін талдау көмірмен жұмыс істейтін ТЭЦ-ті сақтау қажеттілігін көрсетеді, өйткені Қазақстандағы көмір қорлары өте үлкен.

ТЭЦ-тің түтін газдарын тазарту қажеттілігімен экологиялық мәселелерді шешуге болады. Әлемде зиянды қоспаларды, токсиндерді (улы) химиялық қосылыстарды (күкірт, азот) және көмір оксидін (СО) қамтитын шығатын түтін газдарын тазартудың барботаж әдістері бұрыннан бар. Біздің Алматыдағы «Д. В. Сокольский атындағы жанармай, катализа және электрохимия институты» зертханасында белсенді компоненттер – нейтрализаторларды автоматты түрде дозалау арқылы толық тазарту технологиясы әзірленді.

КСО-1 (комплексті тазарту жүйесі) өнеркәсіптік қондырғысы құрылды, ол өндірістік шығатын газдарды (ұнтақтан 100% тазартумен) және зиянды және улы қоспаларды 95-97% -ға дейін, яғни нормативтік шектерге дейін тазартуды қамтамасыз етеді. Бұл қалдықтардан минералды (азоттық) тыңайтқыштарды алуға болады, қалған массаны құрылыс материалдары ретінде пайдалануға болады.

Біздің ғалымдар мен инженерлер Германия мен Жапониядағы ғылыми-өндірістік орталықтарда тәжірибе алмасып, стажировкадан өтті (Mitsubishi Power Ltd. компаниясы танымал).

Біз, ҚР Ұлттық ғылым академиясының ғалымдары, Мемлекет басшысы Қасым-Жомарт Тоқаевтың атмосфераның көміртегі диоксидімен карбонизациясын шектеу туралы шешімін қолдаймыз, ол Жер атмосферасының жылынуына әсер етуі мүмкін. Белгілі болғандай, Антарктида мен Арктиканың, Гренландияның, таулы және шельфтік мұздықтардың мәңгілік мұздарының қарқынды еруі жүріп жатыр. Қазақстанда АЭС салу, «жасыл сутекті» өндірісін, судың молекулаларын электрохимиялық ыдырату арқылы алу, күн мен жел энергиясын пайдалануға арналған ЖЭК өнеркәсіптік қондырғыларын салу бойынша іс-шаралар жоспарланып, жүзеге асырылуда. Сонымен қатар, мини-гидроэлектр станцияларын, химиялық процестердің энергиясын электр энергиясына айналдыру үшін өнеркәсіптік электрохимиялық өндірістерді салу жүргізілуде. Олардың барлығы әлемдік қоғамдастық тарапынан өте оң қабылданды.

Дегенмен, кейбір батыс еуропалық «жасыл» табиғат қорғаушылар жердің және оның атмосферасының жылынуының себептері тек карбонизация деп аталғанда, олар толық емес. Ауа құрамында тек 0,03% көмірқышқыл газы – СО2 бар, және оның мөлшері практикада тек жүздік