|
«Наука в Сибири» N 17 (2702) 30 апреля 2009 г. ГАЗОГИДРАТЫ И ГАЗОГИДРАТЧИКИГазогидраты привлекают сегодня внимание специалистов всего мира. Интеграционный проект «Фундаментальные вопросы физической химии газовых гидратов — исследования в интересах практического использования» нацелен на то, чтобы «хорошую науку приложить к конкретной практически значимой области». Л. Юдина, «НВС» Так говорит координатор проекта, заведующий лабораторией клатратных соединений Института неорганической химии СО РАН доктор химических наук А. Ю. Манаков.
Газогидратами в ИНХе занимаются давно. Фундаментальные результаты сибиряков хорошо известны их коллегам в стране и за рубежом. Андрей Юрьевич приобщился к газогидратной тематике еще студентом первого курса НГУ. Научную деятельность начал в лаборатории Юрия Алексеевича Дядина, всё глубже погружаясь в тематику, и после окончания университета проблем с выбором места работы не было. Потом на три года молодой ученый уезжал в Польшу, защитил там кандидатскую. В 1997-м вернулся в Россию, в родной институт, к газогидратам. — Андрей Юрьевич, как формировалась команда исполнителей проекта? — Газогидратная тематика в Сибирском отделении — одна из старейших. Достаточно сказать, что в коллективе первооткрывателей газовых гидратов в природе два человека из СО РАН — академики А. А. Трофимук и Н. В. Черский — занимали ключевые позиции. Был, правда, и некоторый период «затишья» в самом начале 90-х. Сейчас опять оживление. В рамках Сибирского отделения современная команда газогидратчиков сформировалась, пожалуй, лет 10 назад. Вместе выполняли газогидратные интеграционные проекты под руководством академика Ф. А. Кузнецова. Без этих проектов знакомства химиков и геологов, возможно, и не произошло бы. Большую роль в организации тех проектов играл Ю. А. Дядин. Работал очень большой коллектив из множества институтов, всех упомянуть невозможно. Сейчас все мы «варимся в одном котле», знаем интересы и возможности друг друга. В настоящее время в нашем институте газогидратная тематика развивается в трех группах (мы, В. Р. Белослудов, В. И. Косяков) — разные интересные направления с любопытными результатами. В Тюмени, в Институте криосферы Земли, группа А. Н. Нестерова занимается кинетикой гидратообразования, гидратообразованием в пористых средах и т.д. Круг интересов М. В. Кирова из того же института — конфигурация протонной подсистемы в гидратных каркасах. Давным-давно работает с газогидратами группа А. Д. Дучкова из Института нефтегазовой геологии и геофизики. Со всеми, помимо общих интересов, есть и совместные публикации. Когда объявили конкурс, идея подготовить газогидратный проект практически одновременно появилась во всех коллективах, что сразу же определило и круг участников. Все буквально загорелись, ибо у каждого были свои идеи и предложения — фундаментальные исследования порой предполагают оригинальные выходы. Проект получился физико-химической направленности, чисто геологические направления в нем не представлены. Хорошие отношения установили с представителями Института гидродинамики (лаборатория В. В. Сильвестрова). Там есть нужный прибор и знающие специалисты, с ними занимаемся порошковыми дифракционными исследованиями. Завязали отношения с Институтом цитологии и генетики. — При чем здесь биологи? — Тут вот какая ситуация. Исследования подводили к тому, что кристаллы газогидратов могут образовываться в разных системах. В свое время знаменитый Лайнус Полинг, дважды лауреат Нобелевской премии, выдвинул гидратную теорию наркоза. Он обратил внимание на то, что вещества, обладающие анестезирующими свойствами, во многих случаях образуют клатратные гидраты, и предположил, что анестезирующее действие вызвано образованием гидратоподобных структур вблизи нервных окончаний. Мы попробовали сделать гидрат из разных биологических объектов. Начали с обычных сосновых игл. — Получилось? — Совсем не то, чего ожидали. Но результат наводит на интересные размышления. Вот и понадобилась помощь биологов. — То есть, разнообразный круг интересов? — Во всем мире исследования гидратов ведутся комплексно, представителями самых разных специальностей. В основном, всё-таки, разрабатывается топливно-энергетическое направление. Трудно сказать, станут ли гидраты действительно «топливом будущего», но совершенно ясно, что на Земле их очень много. По самым скромным (возможно, и реалистичным) оценкам количество газа в гидратах равно количеству газа в разведанных месторождениях обычного типа. Оптимисты дают на два порядка больше. Кроме того, гидраты, пожалуй, самый чувствительный к изменению условий залегания компонент верхней части земной коры, т.е. в любом случае заслуживают пристального внимания. Гидратная проблематика пересекается с множеством научных направлений. Сейчас, например, одна из интересных задач — разработка гидратных методов криоконсервации биологических тканей. Это уже медицина. — У зарубежных коллег накоплен более богатый опыт в работе с этими объектами? — Каждый ставит перед собой определенные задачи. У американцев в настоящее время существует программа по газогидратам. На ее реализацию выделено 150 млн долларов. Главная цель программы — сделать гидраты действующим источником природного газа. Они активно ведут разведку, и на карте обозначено уже множество мест залегания гидратов в разных точках земного шара. На севере Канады в зоне вечной мерзлоты расположен один из международных газогидратных «полигонов». В зоне вечной мерзлоты разведали большое скопление газогидратов, исследовали их всеми возможными современными методами, провели пробную добычу. Газ, конечно, извлекли, но цены он был сумасшедшей! Материалы исследований составили толстенный том. Японцы проявляют к гидратам не меньший интерес, ведется бурение в районе глубоководного желоба Нанкаи (вблизи Японских островов). Кроме того их интересует возможность транспортировки природного газа в гидратной форме. Значительную часть потребляемого газа японцы возят из Юго-Восточной Азии в виде сжатого или сжиженного газа. (Не дай Бог, взорвется! Настоящая катастрофа.) Реальная альтернатива — транспортировка в форме гидрата. Этот проект продвинулся довольно далеко, строятся полупромышленные установки с производительностью несколько тонн гидрата в сутки. — Газогидаты иногда сравнивают со сказочным ларцом на дне океана, ключ от которого находится в руках ученых. Ваш проект поспособствует привлечению этих богатств на службу человечеству? — Хочу подчеркнуть, что мы прежде всего занимаемся фундаментальными аспектами проблемы. Но в наших силах, хочу на это надеяться, предложить составляющие, соединив которые, можно будет предложить вполне конкретный вариант. К программе ведь только подступаем. Хотелось бы в деталях разобраться и в том, что делают коллеги-газогидратчики за рубежом, в чем-то перенять их опыт. Чтобы не отстать очень сильно. — С «Газпромом» контактируете? — Пока отношения не очень складываются — предпринимаются только попытки. У нас хорошие отношения со специалистами по гидратам из подразделения «Газпрома» — Московского ВНИИГАЗа. Шла речь о формировании газогидратной программы «Газпрома» с привлечением соответствующих институтов, газогидратного центра ВНИИГАЗа. Но затея, к сожалению, не увенчалась успехом. — Не хватило денег? — Трудно сказать. Возможно, желания. Хлопот много, а у «Газпрома» забот хватает. Финансовый кризис опять же. Запасов газа пока вполне достаточно. Хотя, если заглянуть далеко вперед, то можно и обеспокоиться. А если знать наверняка, что существует надежный запасной вариант — газогидраты... Но это так, мысли вслух. — В стране много запасов газогидратов? — Известен ряд скоплений — Черное, Охотское моря, даже озеро Байкал. Скопления в вечной мерзлоте. Но все специалисты едины во мнении, что искать надо более активно — находят, когда хотят этого и ведут поиск. Много территорий, где предположительно могут быть газогидраты, не разведаны, соответственно, их запасы не оценены. — Андрей Юрьевич, какие конкретные направления вырисовываются сегодня в работе над проектом? — Они вытекают из тех тем, которые ведутся в институтах. С Институтом нефтегазовой геологии и геофизики сотрудничаем по теме «Экспериментальное моделирование гидратонасыщенных пород и изучение их свойств». Этим направлением занимаются еще только в МГУ. Развитие расчетных методик всегда имеет смысл — зачастую лучше прежде посчитать, чем сразу углубляться в дорогостоящие и сложные эксперименты. И, наконец, разработка некоторых способов, форм транспорта природного газа. Здесь, пожалуй, более перспективным может оказаться даже не транспорт газа, а разделения газовых смесей через образование гидратов. — Скажите, Андрей Юрьевич, какая из газогидратных тем ИНХа, на ваш взгляд, наиболее близка интересам практики? — Не буду говорить за коллег, мне ближе основные направления работ моей лаборатории. Была в институте группа профессора В. Л. Богатырева. Она занималась гидратами в ионообменных смолах. По структуре смолы — типичные полимеры, некая паутина или клубок из углеводородных цепей. В ионообменных смолах эти полимерные молекулы сшиты между собой молекулярными мостиками. В зависимости от целей содержание этих сшивок может быть разное. В воде смола набухает, но не растворяется. И самое интересное, внутри такой структуры могут образовываться гидраты. Если смолу перевести в тетраалкиламмониевую форму, то при замерзании в грануле смолы образуются микрокристаллы гидратов. Причем, эти кристаллики занимают практически весь объем гранулы. Сейчас пытаемся изучить структурные особенности таких образований. — Не будем вдаваться в подробности — это область специалистов. Но всё-таки в чем здесь специфика? — Это единственный клатратный гидрат, который при разложении не изменяет свое фазовое состояние, как были твердые гранулы, так и остались, хотя внутри его структура разрушилась. А ведь одно из основных затруднений при транспорте газа в виде гидратов — малая скорость реакции гидратообразования из газа и жидкой воды. Необходимо, упрощенно говоря, чтобы вода и газ хорошо и быстро перемешались. А это сложно. Японцы обошли данный момент, создав специальный реактор. У них действует полупромышленная установка. Но не получается цикличность: гидрат образовал — разложил, образовал — разложил. Когда гидрат растаял, получаем обычную жидкую воду. Чтобы вновь сделать гидрат, ее нужно распылять и т.д. А в гидратах ионных смол, о которых мы вели речь, гранулы как были, так и остались неразрушенными. Так что идея вполне реально может сработать при решении проблем хранения и транспорта газа. — Что на данный момент представляется наиболее непреодолимым? — Да не только на данный момент! Вся беда в том, что научная разработка зачастую не имеет адреса. Знаете, как интересно заниматься делом, когда заказчик стоит на пороге! — Но, позвольте, Андрей Юрьевич, вы только что делали упор на то, что ваше основное назначение — фундаментальная наука. — Одно другому не противоречит. Да, технологию мы не разработаем. Но фундамент для нее можем заложить. И если на нашем фундаменте специалисты начнут возводить здание, вот это и есть та самая связь науки и практики. Результативно действующая цепочка. Только своими силами прорываться трудно. Но мы всё равно ищем возможности. Надеемся, что в рамках интеграционного проекта удастся предложить что-то реальное. Фото В. Новикова
стр. 5 Версия для печати |
