Значення хімії в рішенні енергетичної проблеми

Забезпеченість енергією є найважливішою умовою соціально-економічного розвитку будь-якої країни, її промисловості, транспорту, сільського господарства, сфер культури й побуту.

Особливо багато енергії споживає хімічна промисловість. Енергія затрачається на проведення ендотермічних процесів, на транспортування матеріалів, дроблення й здрібнювання твердих речовин, фільтрацію, стиск гачов і ін. Значної витрати енергії вимагають виробництва карбіду кальцію, фосфору, аміаку, полиэтилена, ізопрену, стиролу й ін. Хімічні виробництва разом з нафтохімічними є самими енергоємними галузями індустрії. Випускаючи близько 7 % промислової продукції, вони

споживають у межах 13-20 % енергії, що витрачає всією промисловістю.

Джерелами ж енергії найчастіше служать традиційні непоновлювані природні ресурси - вугілля, нафта, природний газ, торф, сланці. Останнім часом вони швидко виснажуються. Особливо прискореними темпами зменшуються запаси нафти й природного газу, але ж вони обмежені й непоправні. Не дивно, що це породжує енергетичну проблему.

У різних країнах енергетичну проблему вирішують по-різному, але скрізь у її рішення значний внесок вносить хімія. Так, хіміки вважають, що й у майбутньому (приблизно ще років 25-30) нафта збереже свою лідируючу позицію. Тільки її внесок в енергоресурси помітно скоротиться й буде компенсуватися зрослим внеском вугілля, газу, водневої енергетики, ядерного пального, енергії Сонця, енергії земних глибин і інших видів поновлюваної енергії, включаючи біоенергетику.

Уже сьогодні хіміки піклуються про максимальному й комплексному энерготехнологическом використання паливних ресурсів - зменшенні втрат теплоти в навколишнє середовище, вторинному використанні теплоти, максимальному використанні місцевих паливних ресурсів і ін.

Розроблено хімічні методи витягу грузлої нафти (утримуючої високомолекулярні вуглеводні), значна частина якої залишається в підземних коморах. Для збільшення виходу нафти у воду, що накачується в шар, додають поверхнево-активні речовини. Їхні молекули розташовуються на границі нафта-вода, що збільшує рухливість нафти.

У майбутньому заповнення паливних ресурсів зв'язують із раціональною переробкою вугілля. Наприклад, здрібнений вугілля змішується з нафтою, на отриману пасту діють воднем під тиском. При цьому утвориться суміш вуглеводнів. На одержання 1 т штучного бензину витрачається близько 1 т вугілля й 1500 м3 водню. Поки що штучний бензин дорожче одержуваного з нафти, але важлива принципова можливість його одержання.

Досить перспективної представляється воднева енергетика, що передбачає спалювання водню, при якому немає шкідливих викидів. Отже, це екологічно чиста енергетика. Однак для її розвитку необхідно вирішити ряд завдань, зв'язаних зі зниженням собівартості водню, створенням надійних засобів його зберігання й транспортування. Якщо ці завдання будуть вирішені, водень стане широко використатися в авіації, водному й наземному транспорті, промисловому й сільськогосподарському виробництвах.

Невичерпні можливості таїть ядерна енергетика. Її розвиток для виробництва електроенергії й теплоти дозволить звільнити значну кількість органічного палива. Тут перед хіміками коштує завдання створити комплексні технологічні системи покриття енергетичних витрат при здійсненні ендотермічних реакцій за допомогою ядерної енергії.

Більші надії покладають на використання сонячної радіації (геліоенергетика). У Криму працюють сонячні батареї, фотогальванічні елементи яких перетворять сонячне світло в електрику. Для опріснення води й опалення жител широко використаються сонячні термоустановки, що перетворять сонячну енергію в теплоту. Сонячні батареї вже давно застосовуються в навігаційних спорудженнях і на космічних кораблях. На відміну від ядерної вартість енергії, одержуваної за допомогою сонячних батарей, постійно знижується.

Для виготовлення сонячних батарей основним напівпровідниковим матеріалом служить кремній і його сполуки. У цей час хіміки працюють над створенням нових матеріалів - перетворювачів енергії. Це можуть бути різні системи солей як накопичувачів енергії. Подальші успіхи геліоенергетики залежать від запропонованих хіміками матеріалів для перетворення енергії.

У новому тисячоріччі приріст виробництва електроенергії буде відбуватися за рахунок розвитку сонячної енергетики, а також метанового шумування побутових відходів і інших нетрадиційних джерел одержання енергії.

Завдання для самоконтролю

110. Чим викликана поява енергетичної проблеми й загострення її в останні роки?

111. Покажіть на конкретних прикладах значення хімії в рішенні енергетичної проблеми.

112. У Криму працює сонячна електростанція потужністю 500 квт. Скільки 100-ватних електричних лампочок можна підключити до цієї електростанції?

113*. Геліоустановка дозволяє за допомогою алюмінієвих дзеркал, що відбивають сонячну енергію, одержувати гарячу воду, водяний пару й електроенергію. Яку конструкцію геліоустановки запропонували б ви?