ТОПЛИВА
Это понятие объединяет группу горючих веществ, основу которых составляет углерод. Назначение топ-лив — получить при сжигании тепловую энергию. Но при этом все, без исключения, топлива уже служат или могут стать важным сырьем для химической промышленности. Понятие «топливо» — более широкое, чем понятие «горючие ископаемые». Помимо каменного и бурого угля, нефти, природного газа, торфа, горючих сланцев и природных битумов к топливам относится также и древесина.
По количеству заключенной в них энергии топлива неравноценны. Поэтому в справочниках часто встречается понятие «условное топливо» и тонна условного топлива (сокращенно — т. у. т.) принята за единицу измерения топливных ресурсов в энергетике.
Главные энергоносители нашего времени — нефть, природный газ и уголь. В конце 70-х гг. в мире ежегодно производилось количество энергии, эквивалентное 9 млрд. т. у. т. 47% этой энергии приходилось на нефть, 30% — на уголь и 17% — на газ. Остальные 6% — суммарное количество энергии из всех иных источников (другие виды топлива, энергия, полученная на гидро- и атомных электростанциях, солнечных, ветряных, приливных и других энергоустановках) .
Особое место среди всех видов топлива занимает нефть. И дело не только в том, что из нефти несравненно легче, чем, например, из угля, получить жидкие топлива для автомобилей, самолетов, морских судов, тепловозов. До начала 70-х гг. добыча одной т. у. т. в виде нефти обходилась значительно дешевле, чем получение того же количества энергии из других источников. Поэтому потребности энергетики стремились удовлетворить в первую очередь за счет нефти. С каждым годом открывались новые месторождения, закладывались новые скважины. Мировая добыча нефти в конце 1970-х гг. превысила 3 млрд. т в год.
И все чаще и тревожнее звучит вопрос: а на сколько лет или десятилетий человечеству хватит нефти? Оценки специалистов неоднозначны: 20, 30, 50 лет. Впрочем, исчерпание нефтяных ресурсов в ближайшие десятилетия предсказывалось еще в XIX в. Пессимистические прогнозы не оправдались. Может быть, та же участь постигнет и нынешние?
Но в любом случае нефть становится все дороже. Новые месторождения открываются либо на больших глубинах, либо в необжитых, трудно доступных районах, а то и вообще под морским или океанским дном. Чем глубже скважины, чем протяженнее транспортные пути (в том числе трубопроводы), тем выше себестоимость нефти. И чем ближе мы подходим к границам исчерпания этого важнейшего ископаемого горючего, тем дороже оно становится. А нефтяные ресурсы планеты — и геологические, предполагаемые, и уже разведанные, реальные — намного меньше, чем угля (см. табл.).
Мировые ресурсы угля, нефти и газа (в млрд. т. условного топлива)
Геологические ресурсы Разведанные извлекаемые запасы
Каменный уголь 7725 493
Бурый уголь 2399 144
Нефть 380 144
Природный газ 345 80
Запасы угля, как видим, огромны. С 1958 г. СССР вышел на первое место в мире по добыче угля, по разведанным запасам природного газа и торфа.
В последние годы топливная проблема обострилась в подавляющем большинстве государств. И в нашей стране предстоит не только развивать более совершенные способы добычи природного топлива, но и разрабатывать методы его рациональной химической переработки.
Нефтехимия давно стала важной отраслью перерабатывающей промышленности, второе рождение переживает в наши дни и углехимия, но сделать предстоит еще очень многое. Превращение угля в жидкие топлива, в том числе моторные,— одна из важнейших научно-технических проблем. Пути ее решения ясны. Во-первых, органическую массу угля, состоящую главным образом из углерода, нужно по меньшей мере вдвое обогатить водородом. Во-вторых, нужно удалить из угля минеральные примеси, избыток кислорода, азота и серы. И наконец в-третьих,— снизить молекулярный вес полученных углеводородов. Все три задачи принципиально разрешены. Реакции гидрирования (химического присоединения водорода к углеводородам нефти) широко используются в промышленности органического синтеза. Известны и способы обогащения угля, связывания и удаления из органической массы кислорода, серы и азота. Наконец, процессы крекинга (разложения нефтяных продуктов при высоких температурах), используемые в нефтепереработке, применимы и при химической переработке других горючих ископаемых. Но процессы получения искусственной нефти из угля лишь начали выходить из стадии научных разработок на производство. Слишком велики затраты энергии и сырья. Агрегаты, в которых происходит ожижение угля, работают при высоких температуре и давлении. Жидкое горючее из угля обходится пока намного дороже, чем из нефти. Работы в этом важнейшем направлении использования твердого топлива продолжаются.
В топливно-энергетических балансах нашей страны заметная роль отводится природному газу. Западно-Сибирская платформа — известный район добычи этого ценного топлива. Но в перспективе и природный газ вынужден будет уступить первое место углю и атомной энергетике (см. Ядерное горючее) .
В атомной энергетике применяется понятие ядерного топлива — вещества, ядра которого делятся под действием нейтронов, выделяя при этом энергию (см. Ядерные реакторы, Ядерные реакции).
