Энергетика, природные ресурсы, инженерные системы

Информационный портал ТЕПЛОКАРТА
  • Главная
    • Главная

      • Твердотопливные котлы и печи, камины
      • Системы отопления и охлаждения
      • Альтернативная энергия
      • Водоснабжение и водоотведение
      • Вентиляция и кондиционирование
      • Оборудование и материалы
      • Энергоэффективность и энергосбережение
      • Природные ресурсы, экология и строительство
      • Ядерная энергетика
      • Новости, обзоры, события
      • Исследования
  • Указатель терминов
  • Облако тегов
  • О портале
    • О портале

      • Разместить статью
Гидрат метана. Future Ocean
Гидрат метана. Future Ocean

Метан как альтернативный источник ископаемого топлива

Природные ресурсы, экология и строительство

Опубликовано: 17.07.2020

Обновлено: 02.08.2020

 1512

Метан получают из различных источников. Известно, что в результате деятельности человека наибольшее количество метана производится в процессе выращивания риса, животноводства, захоронения отходов, сжигания биомассы и добычи угля

Энергия необходима для выживания всего живого на Земле. Она расходуется человеком каждый день для питания автомобилей, отопления или охлаждения зданий, зарядки смартфонов и так далее. Ископаемое топливо является основным источником энергии, на его долю, например в США, приходится 86% всего ее потребления. Природные энергоресурсы преимущественно представлены в виде нефти, угля и природного газа.

Альтернативные источники энергии, включая солнечную, ветряную и гидроэнергетику, в последние несколько лет дали надежду на удовлетворение энергетических потребностей более экологически чистым способом. Однако, несмотря на достигнутый технический прогресс, они все еще сильно отстают от темпов потребления ископаемого топлива.

В настоящее время всё больше стран уделяют метану повышенное внимание как более предпочтительному источнику энергии, потребление которого могло бы обогнать другие ископаемые виды ресурсов. Эта энергетическая форма ископаемого топлива считается более чистой альтернативой нефти и углю, она богата углеродом и широко распространена в природе. Однако метан считается и более мощным парниковым газом, чем двуокись углерода, и может создавать опасность при его хранении и использовании.

Преимущества метана

Метан получают из различных источников. Известно, что в результате деятельности человека наибольшее количество метана производится в процессе выращивания риса, животноводства, захоронения отходов, сжигания биомассы и добычи угля.

Природные источники включают бактерии или метаногены, разлагающие целлюлозу в кишечнике термитов или в заболоченных местах. Метан производится в анаэробных условиях двумя основными способами:

  • диоксид углерода восстанавливается водородом, жирными кислотами или спиртами, выступающими в качестве доноров водорода;
  • трансметилирование уксусной кислоты (CH3COOH) или метилового спирта (CH3OH). Хотя это явление хорошо известно, вычисление фактического чистого выхода метана оказывается немного сложнее, так как он может потребляться в вышележащих аэробных слоях.

В последнее время много внимания привлекает газовый гидрат (клатрат) метана, известный как «огненный лед», имеющий форму ледяного кристалла с запертым в нем природным газом - метаном, образованным сочетанием низких температур и высокого давления. Один кубический метр смеси выделяет около 160 кубических метров газа, что делает его высокоэнергоемким топливом. Большая часть метана в основном сосредоточена в районах вечной мерзлоты и континентальных откосах.

Фактические данные показывают, что эти залежи огромны, и в гидратах метана запасено больше энергии, чем во всех ископаемых мировых ресурсах, вместе взятых. Метан производит энергию в виде тепла при воспламенении в результате окислительного пиролиза. Следующие уравнения реакции описывают этот процесс:

CH₄ + O₂ → CO + 2H₂O (окислительный пиролиз)

2H₂ + O₂ → 2H₂O + ЭНЕРГИЯ (тепло)

2CO + O₂ → 2CO₂ + ЭНЕРГИЯ (тепло)

СН₄ + 2О₂ → CO₂ + 2H₂O + 891 кДж/моль

Недостатки метана

Хранение и использование метана может оказаться сложным процессом, создающим возможные трудности, связанные с усугублением проблем изменения климата. Считается, что он как парниковый газ в 20-30 раз сильнее воздействует на потепление климата, чем двуокись углерода. Не так уж сложно представить сценарий, когда вечная мерзлота и гидраты метана начнут оттаивать, выпуская триллионы кубометров метана в атмосферу, ускоряя глобальное потепление. Кроме этого, метан легко воспламеняется и поэтому пожароопасен.

Еще один источник метана связан с сельским хозяйством и жвачными животными. С ними связан открытый вопрос: каким образом эти источники могут быть сокращены, если спрос на мясо и сельскохозяйственную продукцию в ближайшем будущем уменьшаться не собирается?

Мусорные свалки не до конца используют технологии, позволяющие сдерживать выбросы метана, который производится метаногенами.

Будущие направления

Несмотря на экологические проблемы, метан все еще считается лучшей альтернативой традиционному ископаемому топливу, и, безусловно, в настоящее время предпринимаются усилия, чтобы он стал ведущим источником энергии будущего. Эксперты считают, что при использовании клатратов высвобождение метана из кристаллических структур происходит с медленной, а не катастрофической взрывной интенсивностью, и значительная его часть вообще никогда не достигнет атмосферы.

К сожалению, в мире нет бесконечного количества ресурсов и у людей отсутствует способность бережливо к ним относиться, и поэтому использование альтернативных источников энергии неизбежно.

 

Источник: Stanford University

0.00%
0 0
 Теги:

Публикации на похожую тему:

С помощью смартфона можно заставить Венерину мухоловку (хищное растение, которое ловит насекомых в естественной среде) хвататься за тонкий кусок провода под воздействием электрических сигналов. NTU

Общение с растениями с помощью электрических сигналов

Обновлено: 02.04.2021
 1165
Исследователи ETH используют сложный набор тестов для изучения поведения горных пород глубоко в недрах Земли. В центре фотографии находится образец для исследований. Предоставлено: M. Murakami, ETH Zurich

Альтернативный взгляд на внутреннюю структуру мантии Земли

Обновлено: 22.10.2020
 1063
Фото: Прибрежная деревня Гренландии. Aline Dassel. Pixabay

Гренландия потеряла 3,8 трлн тонн льда с 1992 года

Обновлено: 28.06.2020
 1845

Комментарии ()

    Написать комментарий

    Недавние публикации

    Сравнение систем отопления

    Системы отопления для частного дома: сравнение теплого пола и радиаторов, преимущества комбинированного подхода

    Обновлено: 13.11.2024  226
    Центробежные одноступенчатые насосы для сточных вод JETEX KНF/KVF

    Центробежные насосы для сточных вод JETEX - обзор

    Обновлено: 30.01.2024  1804
    Горизонтальный резервуар

    Важные критерии при заказе изготовления горизонтальных резервуаров

    Обновлено: 29.11.2023  1432

    Популярные категории

    • Новости, обзоры, события113
    • Системы отопления и охлаждения56
    • Альтернативная энергия57
    • Твердотопливные котлы и печи, камины34
    • Вентиляция и кондиционирование28

    Разместить статью

    Портал TEPLOKARTA.RU доступен в Google Play

    Ссылки:

    • Контакты
    • Разместить статью
    • Конфиденциальность
    VK Telegram

    © 2024 Россия. Копировать без ссылки запрещено.  TEPLOKARTA.RU

    Отправить сообщение об ошибке?

    Ошибка:
    Выделите опечатку и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отправить сообщение об ошибке.