Коротко


Подробно

За горючим льдом

Журнал "Огонёк" от , стр. 30

Газовые гидраты — топливо будущего: их энергии, спрятанной в ледяные кристаллы, может хватить на века. Глубоководные аппараты "Мир" приступили к их поиску на дне Байкала. Что это сулит стране и чем это грозит озеру?


Елена Кудрявцева


Село Большое Голоустное носит свое название не случайно. Устье одноименной речки из-за активной деятельности леспромхоза в советское время начисто лишилось растительности — лысые холмы в несколько ярусов спускаются прямо к Байкалу, создавая пейзаж наподобие марсианского. Жители надеются на новые веяния: пару лет назад Голоустное было объявлено зоной развития туристического бизнеса. На местах бывших делянок, где раньше добывали по 25 тонн березового сока за сезон, планируют строить отели и бизнес-центры, в сельской школе только-только начали преподавать основы турбизнеса, и вдруг — новая напасть! Именно здесь, где речка Голоустная впадает в Байкал, тысячелетиями принося в озеро останки животных и растений, обнаружены одни из крупнейших в мире залежей газогидратов — топлива будущего.

На дне


На позапрошлой неделе из базы в Большом Голоустном, созданной Фондом содействия сохранению озера Байкал, глубоководные обитаемые аппараты "Мир-1" и "Мир-2" отправились на погружение. Перед этим технику пришлось значительно облегчить — часть оборудования сняли и добавили особый материал, который увеличивает положительную плавучесть (иначе в пресной воде работать опасно). Одной из основных целей погружения было исследование залежей газогидратов. Результаты эхолокации показывали: искать нужно именно здесь.

Под водой, рассказывают ученые, на глубине 40 метров становится темно. В луче включенного прожектора идет снег. Белая крупа медленно перемещается вверх — это планктон. Когда "Миры" опускаются вниз, он идет вверх.

Планктон в переводе с греческого означает "блуждающий". Крохотные рачки, водоросли и простейшие организмы каждый день мигрируют вслед за солнцем в теплые прогретые слои, а за ними, как цыгане за табором, идут косяки рыб. В свете яркого электрического света они таращат глаза и пугливо шарахаются.

Пилот "Мира" Евгений Черняев стоит на коленях перед пультом управления, опустив руки в перчатки. В фильме про погружение видно, как механические манипуляторы, выведенные наружу, точно повторяют все действия пилота. Другие ученые с блокнотами на коленях наблюдают за происходящим через боковые иллюминаторы. Время от времени с потолка аппарата на головы акванавтов срываются холодные капли — скопившийся конденсат. Аппарат опускается в один из самых глубоких каньонов Байкала.

— Мы шли вдоль стены разлома, когда вдруг заметили, что из нее вырываются пузырьки,— рассказал "Огоньку" участник погружения Олег Хлыстов, руководитель лаборатории геологии Байкала Лимнологического института Сибирского отделения РАН.— Ковырнули манипулятором и вдруг увидели, что вся эта твердая глиняная порода пронизана прозрачно-белыми прожилками.

Достать образец газового гидрата с такой глубины не так просто. Пилоты "Миров" раз за разом раскачивают аппарат, чтобы с силой ударить манипуляторами по стене. Наконец, удается отломить довольно большой кусок и поместить его в приемник. Теперь его следует быстро поднять наверх — когда меняются окружающие условия, гидраты начинают распадаться.

Полезная газировка


Фото: AP

Газогидраты представляют собой конгломерат воды и газа, чаще всего метана. При этом молекулы газа оказываются как бы впаянными в молекулы воды: это напоминает лед, только лед необычный — способный гореть на ладони и при этом не обжигать. Еще в середине XIX века исследователи из Императорского географического общества отмечали, что если найти подо льдом Байкала большой пузырь воздуха (на самом деле газа), сделать небольшое отверстие и поджечь — получится легкое, почти не дымящее пламя.

Но официально газогидраты открыли только в конце1970-х годов советские ученые: тогда в Западной Сибири нашли 30 залежей газогидратов промышленного значения. Это открытие — крупнейшее в геологии XX века. Сегодня доказано: мировые запасы газогидратов содержат больше углеводорода, чем все разведанные на сегодня запасы нефти и газа. Причем особенно привлекательна их возобновляемость.

Что касается природы этого энергоносителя, то газогидраты образуются в условиях высокого давления и низких температур. Это происходит, если на большой глубине газ выходит на поверхность. Кстати, именно кристаллы газовых гидратов, образующиеся в месте выхода природного газа (он сопутствует нефти), мешают перекрыть скважину в Мексиканском заливе.

По поводу байкальских запасов заведующий лабораторией гидрологии и гидрофизики Лимнологического института СО РАН Николай Гранин уверенно констатирует: "Объемы залежей газогидратов в Байкале ученые оценивают наравне с запасами Ковыктинского месторождения в Иркутской области, то есть 1 трлн кубометров метана".

Первые образцы байкальских газогидратов удалось получить в 2000 году российско-бельгийской экспедиции, которая работала без глубоководных аппаратов: пробы брали, опуская на дно специальные трубки, в которые набивался донный осадок. Ученые изучали особые подводные структуры — грязевые подводные вулканы. Эти причудливые сооружения высотой 20-30 метров и диаметром до километра образуются за счет того, что высокое давление выталкивает на поверхность древние породы. На локаторе бокового обзора было видно, как эти вулканы плюются древней грязью, перемешанной с водой и пузырьками газа. Подобные фонтаны прорезают воду на 25 метров.

— Уже вечером мы подняли на борт пластиковую трубку пробоподъемника и заметили: внутри что-то шипит,— вспоминает геолог Олег Хлыстов.— Потом трубка лопнула, и мы увидели под 40-сантиметровым слоем обычных осадков крупные кристаллы газогидратов размером 7 сантиметров. Это была победа.

Стакан воды


Газовые гидраты по виду похожи на лед или на соль — крупные грязновато-белые кристаллы. При подъеме на поверхность они быстро испаряются

Газовые гидраты по виду похожи на лед или на соль — крупные грязновато-белые кристаллы. При подъеме на поверхность они быстро испаряются

Ученые полагают, что газогидратный бум в мире начнется через 20-30 лет, когда легкодоступные запасы нефти и газа будут исчерпаны. В этой новой энергетической гонке вперед вырвутся те страны, которые к тому времени научатся добывать газовые гидраты со дна морей экономичным способом. А это задача совсем не из легких. К примеру, на дне того же Байкала газогидраты находятся во всех возможных состояниях: часть рассеяна по дну и покрыта тонким слоем осадков, часть впаяна в глиняные стены, часть располагается в склонах грязевых вулканов. Единственная проблема в том, что добывать промышленным способом газогидраты в Байкале нельзя.

Байкал уникален как единое целое. Когда несколько лет назад экологи решили узнать, насколько сильно загрязнено озеро, они были поражены его чистотой. Особенно чистой оказалась вода в ядре озера, которое начинается на глубине около 300 метров. Оказалось, что верхний слой воды в Байкале регулярно опускается на дно, практически минуя средний. Круговорот этих слоев занимает 10-11 лет, а в это время срединная вода оказывается почти не тронутой. Здесь живут и размножаются удивительные существа — рачки эпишура. Каждый рачок длиной полтора миллиметра за день процеживает через себя стакан воды, делая ее кристально чистой. Если в этой уникальной экосистеме начнется добыча полезных ископаемых, она будет разрушена. Поэтому ученые не устают повторять, что Байкал — это природная лаборатория, а не промышленный бассейн и здесь можно проводить только пилотные эксперименты. За этим сюда и едут люди со всего мира. В ближайшее время село Большое Голоустное, например, намерены посетить президент Монголии Элбэгдорж, знаменитый режиссер и поклонник "Миров" Джеймс Кэмерон, а также не менее знаменитые покорители Марианской впадины гидронавты Дон Уолш и Сильвия Эрл.

В конце дня "Миры" благополучно возвращаются на базу. Ученые говорят, что там, на глубине, время совершенно останавливается и положенные 12 часов пролетают на одном дыхании. В селе Большое Голоустное звонят колокола. Никольскую церковь смогли отстоять в советское время, правда, большевики порубили на щепки икону Николая Угодника. Говорят, что после этого видели босого старика, который шел прочь по байкальским водам, унося с собой, как считают местные жители, мир и благополучие. Пока никто не видел, чтобы он вернулся обратно.

Нефтезаменители

Альтернативы

Утолить грядущую энергетическую жажду человечество сможет коктейлем из этилового спирта, водорода и гелия-3, сланцевого газа и битуминозных песков


Водород


Прототип двигателя внутреннего сгорания на водороде был создан швейцарским инженером Франсуа Исааком де Ривазом еще в 1806 году. Он не выбрасывает вредных веществ в атмосферу, но проигрывает бензиновому двигателю по цене. Кроме того, водород взрывоопасен. С середины XX века водородные двигатели использовались в космических аппаратах, а в 1994 году компания Daimler Benz предложила первый массовый автомобиль на водороде. Основными минусами по-прежнему остаются высокая стоимость топлива, машины (от 100 тысяч долларов) и невысокий КПД.

Биотопливо


В 1893 году немецкий изобретатель Рудольф Дизель построил мотор, работавший на арахисовом масле. Инженер был уверен, что биотопливо получит широкое распространение, однако впоследствии дизельный двигатель был переделан под более дешевую нефть. Сегодня наиболее известным видом биотоплива является этиловый спирт, получаемый при переработке кукурузы, злаков и сахарного тростника и используемый в качестве горючего в смесях с бензином. При сгорании спирта выделяется на 34 процента меньше энергии, чем при сгорании бензина, зато в атмосферу попадает меньше парниковых газов. Наибольшей популярностью биотопливо пользуется в Бразилии и США, которые производят 89процентов мирового этанола.

Гелий-3


О возможности использования гелия-3 ученые заговорили в конце 80-х годов XX века. При использовании одной тонны этого изотопа во время термоядерной реакции высвобождается энергия, эквивалентная сгоранию 15 млн тонн нефти. Главным препятствием для использования гелия в энергетике является то, что температура в зоне реакции должна превышать 1 млрд градусов Цельсия. Это в 100 раз больше температуры ядра Солнца. Гелий-3 почти не встречается на Земле, зато на Луне его запасы, по некоторым оценкам, достигают 500 млн тонн. В 2006 году глава РКК "Энергия" Николай Севастьянов сообщил о подготовке программы освоения лунных месторождений изотопа.

Сланцевый газ


Еще одним нетрадиционным источником энергии может стать сланцевый газ. В микротрещинах сланца природный газ содержится в гораздо меньших количествах, чем в традиционных месторождениях, и ранее его добыча считалась неэффективной. Первая скважина на сланцевом месторождении была пробурена еще в 1821 году в США, однако настоящий бум начался лишь в 2000-х, с развитием добывающих технологий. Благодаря разработке новых месторождений США в 2009 году стали мировым лидером по добыче газа, обогнав Россию. Сегодня перспективные запасы сланцевого газа в мире оцениваются в 200 трлн кубометров, а традиционных месторождений — в 170-190 трлн кубометров.

Битуминозные пески


Новым источником нефти могут стать битуминозные пески, которые являются смесью сырой нефти, кварцевого песка, глинозема и воды. Первую попытку освоить эту "тяжелую нефть" предприняла в 1967 году компания Great Canadian Oil Sands: она начала разрабатывать канадское месторождение Атабаска, но из-за больших издержек проект заморозила. В 1973 году к разработкам присоединился англо-канадский нефтяной консорциум Suncrude, на сегодняшний день добывающий 350 тысяч баррелей нефти в день. Второе крупнейшее месторождение битуминозной нефти расположено в бассейне реки Ориноко в Венесуэле. Их суммарные запасы оцениваются в 3,7 трлн баррелей нефти, в то время как мировые запасы обычной нефти не превышают 1,1 трлн баррелей.

Александр Лексаков


Газовые россыпи

География

Сегодня на Земле выявлено более 220 месторождений газогидратов. Они распределены по поверхности Земли вполне равномерно и могут быть доступны большинству стран. Подсчитано: если мы используем только 10 процентов разведанных запасов газогидратов, мир будет обеспечен сырьем на 200 лет вперед. Вот лишь самые крупные из месторождений


1. Глубоководные залежи


1.01 — глубоководная впадина близ побережья Коста-Рики — одно из крупнейших месторождений в мире. Правда, метановый лед на дне Тихого океана плотно спаян с вулканическим пеплом. Глубина залегания — 3100-3400 м.

1.02 — центральноамериканский глубоководный желоб (Гватемала). Тихий океан. Глубина залегания гидратов — 2100-2700 м.

1.03 — Мексиканский район центральноамериканского глубоководного желоба. Тихий океан. Здесь сразу три месторождения: Mexico-1 (глубина — 1950 м), Mexico-2 (3100 м) и Mexico-3 (2200 м).

1.04 — Калифорнийский разлом (США). Тихий океан. Обнаружены богатейшие залежи газогидратов, которые образуются при помощи глубоководных "асфальтовых вулканов", которые извергают в воду не только нефть, но и метан.

1.05 — Тихоокеанская впадина, Орегон (США). Тихий океан. Глубина залегания — 2400 м.

1.06 — шельф Сахалина, Охотское море (Россия). В районе восточного побережья острова — в глубинных разломах — сосредоточены самые большие разведанные запасы газогидратов — более 50 месторождений.

1.07 — Курильская гряда, Охотское море (Россия). Здесь были проведены первые в СССР поиски гидратосодержащих отложений. К настоящему времени ресурсы газогидратов в этом районе Охотского моря оцениваются в 87 трлн кубометров. Глубина залегания — 3500 м.

1.08 — Побережье Японии. В Стране восходящего солнца газогидратами начали заниматься в 1995 году, когда была принята национальная программа по исследованию и освоению этих месторождений. К 2004 году геофизики у побережья Японских островов нашли более 18 месторождений.

1.09 — желоб Нанкай в Японском море — одно из самых первых разведанных месторождений газогидратов в мире, расположенное на глубине свыше 600 м. Промышленную разработку месторождения предполагается начать в 2017 году. Прогнозируемые запасы газа в гидратах могут составлять от 4 до 20 трлн кубометров.

1.10 — глубоководная Перуанская впадина, Тихий океан. Здесь газогидраты расположены на глубине свыше 6000 м, протяженность месторождения превышает 1500 км.

2. Шельфовые залежи


2.01 — Мексиканский залив, побережье штатов Техас и Луизиана (США). Атлантический океан. Разведаны запасы газогидратов в нефтеносных районах Грин-каньон, Миссисипском подводном каньоне (именно здесь произошла утечка нефти с буровой платформы Deepwater Horizon) и национальном парке Флауэр Гарден Бэнкс — это уникальная цепочка рифов.

2.02 — подводное плато Блейк, Атлантический океан. Одно из крупнейших месторождений в Атлантике. Глубина залегания — 400 м, толщина газоносного слоя — 200 м.

2.03 — грязевой подводный вулкан Хакон Мосби (Норвегия). Северный Ледовитый океан. Газогидраты, обнаруженные еще в 1990 году, залегают на глубине 250-1000 м.

2.04 — шельф дельты Нигера (Нигерия) в Атлантическом океане — самый богатый нефтью регион в Африке. Его еще называют страной нефтяных рек.

3. Континентальные залежи


3.01 — Черное море (Россия). На дне Черного моря есть около 15 месторождений газогидратов. Прогнозируемый объем — 20-25 трлн кубометров.

3.02 — Каспийское море (Россия). Здесь месторождения газогидратов обнаружены на наименьшей глубине в 300-480 м.

3.03 — Озеро Байкал (Россия). О существовании газовых гидратов на дне Байкала на основе косвенных данных было известно еще с 1990-х годов. В 2001 году во время реализации международного проекта "Байкал-бурение" газовые гидраты были впервые обнаружены в поверхностном слое донных отложений, а в прошлом году были найдены крупнейшие газогидратные поля в районе подводного грязевого вулкана Санкт-Петербург.

3.04 — подводные горы Анаксимандра, Средиземное море. Газовые гидраты залегают на глубине 0,3-1,5 км. Как установили ученые, залежи напоминают слоеный пирог из гидратов и осадков пепла вулканического происхождения, что затрудняет разработку месторождения.

3.05 — побережье района Кула (Турция), Средиземное море. Здесь газогидраты формируются при участии многочисленных грязевых вулканов.

4. Арктические залежи:


4.01 — район у дельты Маккензи (Канада), Северный Ледовитый океан. Самое северное из всех разведанных месторождений. Объем газогидратов уточняется.

Комментарии
Профиль пользователя