Новости

Энергоэффективная переработка газовых примесей увеличит выработку природного газа и защитит природу Российской Арктики

17.03.2025

<div> </div> <div> Ученые предложили технологию переработки побочных продуктов добычи природного газа в метан без дополнительного расхода энергии. Исследователи испытали новый метод в лаборатории, а также с помощью компьютерной модели проверили, как технология будет работать в условиях реальных месторождений, в том числе за полярным кругом. Новый метод может стать альтернативой традиционному сжиганию газового конденсата, которое причиняет вред окружающей среде из-за выделения токсичных продуктов горения. При этом в технологии используется относительно простое оборудование, которое легко доставить к отдаленным месторождениям Арктики. Результаты исследования, <a target="_blank" href="https://rscf.ru/project/22-73-10015/">поддержанного</a> Российским научным фондом (РНФ), <a target="_blank" href="https://doi.org/10.1016/j.energy.2025.134996">опубликованы</a> в журнале Energy. </div> <div> Газовый конденсат — побочный продукт при добыче природного газа. Он представляет собой смесь жидких углеводородов, например, этана или пропана, пары которых содержатся в добываемом газе. Конденсат — ценное углеводородное сырье, однако в России почти 70% его добычи приходится на труднодоступные регионы Арктики, такие как полуостров Ямал, значительно удаленные от мест переработки. Невозможность эффективно использовать или транспортировать этот побочный продукт привела к тому, что исторически его сжигают. Это причиняет значительный ущерб окружающей среде в местах добычи из-за выделения угарного газа, сажи и токсичных продуктов неполного сгорания. Альтернативой сжиганию может стать переработка газового конденсата с помощью реакции гидрогенолиза. Это обработка водородом, в результате которой тяжелые углеводородные соединения, из которых состоит газовый конденсат, преобразуются в более легкие, стабильные и удобные для транспортировки — например, метан. Это позволяет сократить выброс вредных продуктов горения вблизи месторождений. При этом полученный метан можно закачивать в трубопроводы, что увеличит объем добытого природного газа. Однако подход до сих пор не нашел практического применения, поскольку требовал сложного дорогого оборудования и большого расхода энергии на предварительный нагрев газовой смеси. Ученые из Тюменского государственного университета (Тюмень) и Института катализа имени Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН (Новосибирск) предложили перерабатывать газовый конденсат в метан без внешнего нагрева, используя тепло самих химических реакций. Сделать это удалось с помощью ранее разработанных никельсодержащих стекловолокнистых катализаторов. На их основе можно производить картриджи с особой геометрической структурой, за счет которой они хорошо проводят тепло. Использование таких структурированных картриджей способствует интенсивному теплообмену внутри реактора, благодаря чему для запуска реакции требуется меньше внешней энергии. Поскольку процесс гидрогенолиза с применением стекловолокнистых катализаторов все равно требовал предварительного нагрева газового конденсата, ученые усовершенствовали конструкцию реактора, чтобы усилить в нем теплообмен. Так, установка внутренних перегородок помогла снизить температуру запуска реакции до 300°С, тогда как при обычных условиях этот показатель был выше 400°С. Наилучшие результаты показала технология, при которой ученые периодически меняли направление движения реагентов внутри реактора. В этом случае внешняя энергия была необходима только для первоначального запуска оборудования и работы насосов. Далее реакция поддерживалась без дополнительного внешнего нагрева, что позволяло переработать любой объем газового конденсата, поступавший в реактор с температурой окружающей среды. Чтобы убедиться в том, что новые методы будут хорошо работать в промышленных условиях — при добыче природного газа из месторождений — ученые применили математическое моделирование. С его помощью специалисты наложили экспериментальные данные на модель промышленного реактора. Это позволило учесть множество факторов, таких как особенности протекания реакций, доставка исходных реагентов к поверхности катализатора и вывод конечного продукта, выделение и перенос тепла внутри реактора, теплообмен между газом и катализатором, а также сложные закономерности движения потоков. Расчеты показали высокую эффективность всех предложенных подходов, при этом наиболее перспективной оказалась технология с периодическим изменением направления потока реакционной смеси в реакторе. В дальнейшем ученые планируют оптимизировать катализатор, чтобы уменьшить его объем, необходимый для протекания реакции. Исследователи также проработают технологические параметры оборудования для промышленной переработки газового конденсата, чтобы сконструировать опытный образец и испытать его на практике. "Результаты исследования открывают путь к разработке недорогих, легких, компактных и автономных модульных установок для переработки газового конденсата. Такое оборудование можно доставлять на месторождения природного газа, даже расположенные в труднодоступной местности, поскольку технология не требует создания громоздких теплообменников. Выделение тепла при реакции даже может быть избыточным, что позволит использовать его как источник тепловой энергии на производстве, например, для нагрева воды. Наша технология способна снизить техногенную нагрузку на и без того хрупкие экосистемы российского Севера. Кроме того, мы сможем сберечь ценное углеводородное сырье для его последующего использования", — рассказывает участник исследования, поддержанного грантом РНФ, Андрей Загоруйко, доктор технических наук, ведущий научный сотрудник Института катализа имени Г.К. Борескова СО РАН. Источник: <a target="_blank" href="https://www.rscf.ru/news/release/energoeffektivnaya-pererabotka-gazovykh-primesey-uvelichit-vyrabotku-prirodnogo-gaza-i-zashchitit-pr/">Российский научный фонд</a> </div> <blockquote style="font-style: italic;"> </blockquote>

Российские учёные объединят усилия в исследовании чукотско-калифорнийской популяции серых китов

12.03.2025

<div> Пятистороннее соглашение о сотрудничестве заключили организации, занимающиеся изучением серых китов чукотско-калифорнийской популяции, мигрирующих от Калифорнийского полуострова к берегам Камчатки и Чукотки. В проекте примут участие представители трех заповедных территорий страны: расположенных в Чукотском автономном округе заповедника "Остров Врангеля" и национального парка "Берингия", а также Кроноцкого заповедника (Камчатский край). Работа по изучению морских гигантов будет проходить совместно с Чукотским арктическим научным центром и Институтом проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова РАН. Работы в рамках десятилетнего соглашения станут основой для более точной оценки численности и состояния популяции краснокнижных морских млекопитающих. В ходе взаимодействия ученые рассчитывают объединить усилия в обмене научными сведениями, которые получают в ходе фотоидентификации серых китов. Эти данные ценны ещё и тем, что остаются актуальными в течение десятилетий, поскольку киты живут достаточно долго – в среднем от 40 до 60 лет. На Сахалине, к примеру, описаны случаи возврата животных в прежние места нагула спустя 20 лет. По оценке участников проекта, проблема координации при изучении серых китов в разных регионах ощущалась в течение многих лет. "Серых китов изучают не только на Чукотке, но и на Камчатке, и на Сахалине. Но все эти группы фактически работают отдельно друг от друга. Мы решили попробовать объединить полученные ранее данные и сравнить китов из разных районов. Положительные примеры подобного взаимодействия имеются за рубежом – в частности, мексиканские ученые собирают много данных и выкладывают их в общий доступ. Благодаря этому мы имеем возможность посмотреть их фотокаталоги и сравнить со снимками наших китов. Думаю, мы сможем получить интересные результаты", – рассказала начальник отдела экологического просвещения и развития экологического туризма заповедника "Остров Врангеля" Татьяна Придорожная. Некоторый опыт по изучению миграции китов у российских специалистов уже накоплен. Как отметила начальник отдела по научной работе заповедника "Остров Врангеля" Ульяна Бабий, не так давно учёные сравнили сахалинских серых китов с камчатскими и обнаружили, что большая часть этой группы иногда задерживается на Камчатке – отдыхает на пути миграции либо может кормиться там весь сезон. Данные же фотоидентификации камчатских и чукотских китов пока не сопоставляли, однако вероятность того, что морские млекопитающие с Чукотки проходят через Камчатку, существует. По словам научного сотрудника Кроноцкого заповедника Евгении Волковой, которая занимается исследованиями серых китов Камчатки, детальные исследования морских гигантов в северной части Кроноцкого залива были возобновлены в 2022 году. Благоустроенный круглогодичный кордон и снабжение всем необходимым позволяют начинать наблюдения за морскими млекопитающими очень рано и максимально охватить летнюю миграцию китов. Например, в прошлом году сотрудники заповедной территории выходили в море уже в начале мая и встречали первых прибывающих в нагульные районы серых китов. А завершили сезон, когда закрылась навигация для маломерных судов. "Одно из основных направлений нашей работы – фотоидентификация, ведь фотографируя китов, можно очень многое узнать о них. С помощью снимков мы получаем ответы на вопросы о том, как долго задерживаются разные особи в нашей нагульной акватории, возвращаются ли они из года в год, как часто рождают детёнышей, как меняется их упитанность в течение сезона. Сравнивая же каталоги из разных районов, можно проследить пути миграции этих удивительных животных. Поэтому я очень рада, что исследователи из разных регионов объединяются и готовы делиться своими данными. Например, раньше учёные даже не думали, что серые киты могут от Сахалина и Камчатки уйти в Калифорнию и Мексику! А теперь это установленный факт. Может быть, сравнивая серых китов, встреченных на Камчатке и Чукотке, мы совершим новые научные открытия", – пояснила Евгения Волкова. Наблюдения за китами на заповедных территориях осуществляются не только с воды, но и с воздуха. На службе у науки – беспилотные летательные аппараты. "Задачи национального парка будут заключаться в мониторинге серых китов. Будем производить фотофиксацию и фотоидентификация особей, в том числе – с дрона, и обмениваться полученной информацией со всеми участниками проекта", – отметил заместитель директора по экопросвещению и туризму национального парка "Берингия" Максим Антипин. Приступая к совместной работе, учёные осознают и возможные сложности. "На Чукотке эффективность методов фотоидентификации ниже по сравнению с Мексикой, где киты менее настороженны и лучше поддаются наблюдению. Киты на Чукотке, в отличие от Мексики, боятся приближения лодок. Несмотря на эти трудности, надежды на успешный результат остаются. Соглашение даёт шанс исследовать многослойные аспекты экологии серых китов, что невозможно было бы сделать в рамках отдельных проектов. Объединение усилий различных исследовательских учреждений закладывает основу для того, чтобы будущие исследования были и междисциплинарными, и международными", – прокомментировал директор Чукотского арктического научного центра, кандидат биологических наук Денис Литовка. Актуальность совместной работы российских ученых обоснована также и тем, что в течение последних нескольких лет лет у Калифорнийского полуострова (откуда киты приходят на Чукотку) отмечалась высокая смертность серых китов. Зарубежные ученые связывали это, в том числе, с потеплением климата и изменениями в питании морских млекопитающих. "Мы следим за этими сообщениями и ситуацией. Всё это заставляет нас, сотрудников особо охраняемых природных территорий, ещё больше внимания уделять изучению и стратегиям охраны серых китов", – подчеркнула Татьяна Придорожная. Взаимодействие участников проекта начнется уже в этом году. Источник: <a target="_blank" href="https://iacgov.ru/press-center/news/1470/">Росзаповедцентр</a> </div>

НОВОСТИ НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ В АРКТИКЕ