На международном семинаре «Эффективные методы извлечения и переработки угольного метана», проходящем в г. Кемерово, ученые СО РАН представили ряд докладов, раскрывающих различные технологии добычи и утилизации этого газа, который, по словам участников, раньше представлялся исключительно источником опасности.
Как отметил директор Института углехимии и химического материаловедения СО РАН доктор химических наук Зинфер Ришатович Исмагилов, «когда научились добывать и концентрировать метан, то начали использовать его свойства горючего материала, а что касается наших предложений – продвинуться дальше и использовать этот газ как химический материал, сырье для получения ценных продуктов». Этим вопросам была посвящена целая секция, где раскрывались методы переработки метана в различные полезные вещества. Так, например, в результате совместных работ ИУХМ СО РАН и Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН были исследованы несколько таких способов – З.Р. Исмагилов назвал их «элегантными». Одна из таких технологий – ароматизация метана в бензол, из которого затем можно производить ценные продукты. «Молекула метана очень жесткая, из нее сложно что-то сделать, так как связи между атомами весьма прочные. Когда этот газ переводится в бензол, легче работать дальше», - прокомментировал З.Р. Исмагилов. «Конечно, сегодня мы не можем говорить о законченной технологии – выполнены исследования и есть синтезированные катализаторы», - добавил он, - «Есть предложения о том, как можно опробовать эту технологию на пилотных мощностях. Наша задача – найти партнеров-производственников, которые бы согласились сделать установку и испытать этот метод. Для этого нужно сделать реактор, загрузить в него катализатор и получить бензол». В качестве катализаторов используются цеолиты, на поверхностях и в каналах которых синтезированы наночастицы молибдена.
Другой интересный метод обработки метана, которым также занимаются ученые ИУХМ СО РАН и ИК СО РАН – пиролиз. Он происходит тоже с использованием катализаторов, и при взаимодействии с ними метана происходит его разложение на углерод и водород. Углерод выстраивается в виде нановолокон диаметром от 10 до 100 нанометров (волокна могут быть плотными, либо в виде многостеночных нанотрубок), а водород идет в газовую фазу. Применение полученного углеродного продукта достаточно широкое – в частности, как составной части композиционных материалов, в том числе и с полимерами (для придания полимерам электропроводящих и магнитных свойств) или же в качестве носителя для катализатора. По словам З.Р. Исмагилова, были разработаны платиновые катализаторы для топливных элементов: «Нам удалось стабилизировать частички платины размером 2-3 нанометра на таком волокне, и полученный продукт показал хорошие свойства. Мы делали его совместно с японскими коллегами и запатентовали в Японии как метод приготовления такого уникального материала, так и способ синтеза катализатора на нем». По замечанию директора ИУХМ СО РАН, обе эти технологии очень интересны в тех случаях, когда количество угольного метана не очень большое, и невозможно построить, например, электростанцию для его использования, а небольшие установки для химической переработки газа на каждой шахте могут быть более выгодными.
О том, какими способами можно выяснить наличие метана в угольных пластах, а также проницаемость самих пластов, рассказал заместитель директора по научной работе Института угля СО РАН доктор технических наук Олег Владимирович Тайлаков. По его словам, в ИУ СО РАН были адаптированы к реалиям Кузбасса некоторые подходы для определения двух вышеозначенных показателей. Отбор проб для выяснения газоносности идет с использованием бурового станка, к которому крепится специально разработанный кернонаборник – несмотря на то, что он не герметичен, упущенную долю газа можно вычислить, учитывая быстроту процедуры. Затем угольная проба помещается в термостаты в лабораториях, и там происходит измерение объемов выделившегося метана. Для определения проницаемости угольных пластов используются инжекционный и наливной тесты. Кроме того, недавно была освоена методика сейсмоакустического профилирования: на поверхности устанавливаются датчики, которые регистрируют соответствующие волны, и источник, инициирующий сигнал. Отражающиеся волны регистрируются в виде сейсмограмм, и затем, интерпретируя акустические скорости, можно получить информацию о различных породах, которые находятся на исследованном интервале. Особенно важно, как отметил О.В. Тайлаков, что эту информацию можно истолковывать и в терминах газоносности. По словам ученых в качестве будущих направлений метода сейсмоакустического профилирования также рассматривается мониторинг режимов горения при проведений подземной газификации углей и обнаружение очагов и определение области распространения эндогенных пожаров.
Как сообщил председатель президиума Кемеровского научного центра СО РАН научный руководитель Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А.Трофимука СО РАН академик Алексей Эмильевич Конторович, «Сибирское отделение планирует поставить научные исследования по проблемам добычи и утилизации угольного метана на широкую основу, и в рамках семинара было очень важно понять, где и что делается, какой аналитической базой для исследований этого газа мы располагаем, какие имеются теоретические наработки». Академик также пообещал, что это «только первая из тех встреч, которые будут проводиться, потому что совершенно ясно – напрашивается целая их серия».
