ЭКиП № 3. ЭНЕРГЕТИКА И ЭКОЛОГИЯ
Температура выше нуля в большей части России оказывается скорее подарком, чем нормой жизни. Для создания комфортных (да и просто пригодных для жизни) условий необходимо обеспечить постоянный доступ к источникам энергии. Гарантия доступной энергии — это неотъемлемый критерий развития России. Благословение нашей страны в том, что наряду с холодным климатом судьба дала нам изрядные запасы энергоносителей — угля, природного газа и нефти. Без них был бы невозможен экономический и научно-технический прогресс. Теплоэнергетика — фундаментальная отрасль промышленности РФ. Почти 2/3 тепловой и электрической энергии вырабатывается за счет сжигания природного газа и угля. Более 25 % добытого природного газа также служит для получения тепла и электроэнергии.
Стратегическое направление развития теплоэнергетики — перевод ТЭС с угля на природный газ. Сейчас в России 1/3 теплоты и электричества производится за счет сжигания угля. К самым крупным теплоэнергетическим объектам, работающим на угле, относится Рефтинская ГРЭС в Свердловской области и Березовская ГРЭС в Красноярском крае. Только эти две электростанции сжигают в год около 40 млн т каменного экибастузского и бурого канско-ачинского угля соответственно. Они потребляют почти 40 % всего сжигаемого в теплоэнергетике России угля. Остальной уголь является топливом для ТЭС меньшей производительности. Например, на тепловых электростанциях г. Омска расходуется 5–6 млн т в год экибастузского угля.
Если сравнивать экологическую вредность теплоэнергетических объектов на природном газе и угле, то угольные станции оказываются опаснее в 2,5–3 раза. За счет чего появляется такая повышенная вредность? Несмотря на постоянное совершенствование систем пыле(газо)очистки дымовых газов в атмосферу крупного города с населением около 1 млн жителей от ТЭС на угле поступает 50–60 тыс. т пыли. Пожалуй, экологическая опасность пылевых выбросов в настоящее время недооценивается. В пыли типичной угольной ТЭС можно найти почтиполовину элементов таблицы Менделеева — свинец и мышьяк, ванадий и хром, никель и уран. Особо стоит обратить внимание, что чем мельче размер частиц пыли, тем больше концентрация в них металлов. Например, в золе каменного угля в частицах размером 5 мкм концентрация свинца в 10 раз (!) больше, чем в частицах размером 50 мкм.
Решение проблемы снижения экологической нагрузки теплоэнергетических систем можно и нужно искать в области перевода угольных электростанций на использование природного газа. Для России в современных условиях это самый действенный путь. Перевод всех угольных станций с угля на природный газ потребует около 60 млрд м3 природного газа в год. Стоит напомнить, что в 2016–2020 гг. Россия импортировала в Европу до 130 млрд м3 природного газа в год. При сокращении поставок природного газа в Европу возникший избыток вполне может послужить для модернизации теплоэнергетики страны. Особенно это актуально для Сибири и Дальнего Востока. В европейской части России почти не осталось теплоэнергетических станций на угле — они все переведены на природный газ. Все оставшиеся ТЭС на угле находятся в добывающей природный газ Сибири. Наверное, наступает пора устранить эту несправедливость.
Конечно, переход на природный газ в теплоэнергетике России не так прост. Например, это приведет к отказу от покупки примерно 40 млн т в год экибастузского угля в Казахстане. В этом случае под угрозой остановки окажется целый угледобывающий район соседней республики.
Прекращение работы с углем в качестве топлива не решит все существующие экологические проблемы. Сейчас в России накоплены изрядные запасы золошлаковых отходов теплоэнергетики, которые оцениваются в 1,3–1,5 млрд т! Они занимают территорию, равную по площади государству Израиль. Такой объем данных отходов неизбежно ставит задачу создания и внедрения технологий их переработки в полезную продукцию. Стоит только привести некоторые цифры по проблемам мирового производства и поступления с золами ТЭС разных металлов в окружающую среду. Например, за счет сжигания каменного и бурого угля в окружающую среду попадает кобальта больше в 10 раз, чем производится в мире, урана — в 5 раз, ванадия — в 3 раза. То, что золошлаковые отходы ТЭС могут быть сырьевой базой крупных отраслей промышленности, демонстрирует Китай. Производство алюминия в Поднебесной в настоящее время базируется на использовании золы ТЭС, содержащей около 30 % оксида алюминия. Развитие технологий переработки золы уже приводит к росту цен в Китае на золошлаковые отходы.
В настоящее время эффективное использование золошлаковых отходов — одно из самых востребованных направлений в инженерной экологии. Направления использования золошлаковых отходов могут быть как самыми очевидными, например в строительстве, так и весьма высокотехнологическими — получение редких металлов. Необходимость их переработки не вызывает сомнений, так давайте займемся освоением технологий для этого уже сейчас.
А.С. Носков
Зам. директора по научной работе
ФИЦ "Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН",
член-корр. РАН, главный редактор журнала ЭКиП