Природный газ очищает воздух

Природный газ является важным источником энергии, способным значительно сократить объём выбросов и поддерживать нормальное состояние окружающей среды. Помимо того, что он имеется в избытке в разных местах, он также является достаточно безопасным источником энергии, а использование природного газа даёт ряд других преимуществ, и особенно при сравнении ископаемых видов топлива. В данной статье подробно рассматривается влияние природного газа на окружающую среду с точки зрения выбросов, а также воздействия на неё самой газодобывающей промышленности. 

Выбросы в результате сжигания природного газа 

Как уже говорилось выше, природный газ является самым чистым из всех ископаемых видов топлива. В основе природного газа находится метан, поэтому его продуктом сгорания является диоксид углерода и водяной пар, такие же соединения выделяем и мы при дыхании. Уголь и нефть состоят из более сложных органических соединений, содержащих больший объём углерода, а также больше азотистых и серных  составляющих. Это значит, что в процессе горения уголь и нефть производят больше вредных выбросов, включая больший объём оксидов азота (NO_x) и диоксидов серы (SO₂). Уголь и нефть в процессе горения также создают пепел в виде мелких частиц, которые не сгорают и попадают в окружающую среду и таким образом вносят свой вклад в загрязнение окружающей среды. При горении природного газа, наоборот, происходят гораздо меньшие выбросы оксидов азота и диоксида серы, и, практически, никаких частиц пепла, а также гораздо меньшие объёмы диоксида углерода, моноксида углерода и прочих реактивных гидракарбонатов. 

Уровни выбросов ископаемого топлива (фунтов на миллиард БТЕ)

БТЕ - британская тепловая единица 0, 252 ккал.

Фунт  - британская мера веса – 454 г 

Источник: АЭИ - (независимая статистика и анализ) вопросы природного газа и направления 1998 года

Использование ископаемого топлива составляет значительную часть экологических проблем. Природный газ, как самое чистое экологически топливо, можно использовать самыми разными способами для сокращения объёмов выбросов в атмосферу. Сжигание природного газа вместо другого ископаемого топлива сократит выбросы вредных загрязняющих веществ, а увеличение удельной доли природного газа может потенциально сократить выбросы многих из этих наиболее вредных загрязнителей.

Для получения статистических данных по выбросам от сжигания ископаемого топлива, обратитесь к информации на сайте Администрации Энергетической Информации (АЭИ) < http://www.eia.doe.gov>

Загрязняющие вещества, выбрасываемые в атмосферу в Штатах, и в особенности от сжигания ископаемых видов топлива, привели к накоплению ряда жгучих экологических проблем. Использование природного газа вместо другого топлива может помочь в смягчении ряда проблем. Эти проблемы включают: 

• Выбросы парникового газа
• Образование смога, снижение качества воздуха и кислотные дожди
• Выбросы промышленного производства и выбросы при производстве электроэнергии
• Загрязнение транспортом – авто на природном газе
 

Выбросы парникового газа 

Глобальное потепление, или «Парниковый эффект» представляет собой экологическую проблему, влекущую за собой глобальное изменение климата как результат повышения содержания парниковых газов в атмосфере. В нашей атмосфере имеются некоторые газы, которые служат регуляторами количества тепла, находится вблизи земной поверхности. Учёные выдвинули теорию, согласно которой увеличение объёма таких газов неизменно приведёт к губительному повышению температуры на всём земном шаре. В действительности же Межправительственный Монитор по Изменению Климата (ММИК) прогнозирует в своём «Третьем Докладе по Оценке Состояния», выпущенного в феврале 2001 года, что в течение следующих 100 лет, глобальное повышение температуры произойдёт на величину от 2,4 до 10,4 градусов по Фаренгейту. 

Принцип парникового эффекта зиждется на водяном паре, диоксиде углерода, метане, оксидах азота и некоторых химикалиях, получаемых промышленным путём, например, хлорфторуглеродов. Хотя большая часть этих газов встречается в естественных атмосферных условиях, их уровень возрастает вследствие повсеместного сжигания ископаемого топлива всё увеличивающимся населением планеты. Сокращение объёмов выбросов находится в числе приоритетных программ по всему миру. 

Одной из главных составляющих парникового газа является диоксид углерода. Несмотря на то, что диоксид углерода не так сильно удерживает тепло как другие газы, входящие в парниковый газ ( что делает его менее «парниковым» газом), абсолютный объём диоксида углерода в атмосферу является очень большим, и, особенно, при сжигании ископаемого топлива. Фактически, согласно докладу АЭИ по выбросам в США 2000 года 81,2% всех парниковых газов приходилось на диоксид углерода, выделявшегося непосредственно при сжигании ископаемых видов топлива. 

Именно потому, что диоксид углерода представляет такую большую составляющую всех выбросов парникового газа в США, сокращение выбросов диоксида углерода может сыграть огромную роль в снижении действия парникового эффекта и глобального потепления. Сжигание природного газа производит почти на 30% меньше диоксида углерода, чем при сжигании нефтепродуктов, и на 45% - по сравнению с углём. 

Вопрос, возникший в связи между природным газом и парниковым эффектом, представляет тот факт, что метан, самый главный компонент природного газа, сам по себе является очень действенным парниковым газом. В действительности, метан обладает способностью задерживать тепло в 21 раз большей, чем диоксид углерода. 

Согласно данным АЭИ, несмотря на то, что выбросы метана составляют не более 1,1 % всех выбросов парниковых газов, их потенциал с точки зрения глобального потепления составляет 8,5% от общего действия парникового газа. Источниками выбросов метана в США являются твёрдые бытовые отходы (ТБО) и их переработка, сельское хозяйство, а также непосредственные утечки в газо- и нефтедобывающей отраслях. Основным предметом изучения, которое проводилось АЭИ и Институтом Газовых Исследований (ИГИ) в 1997 году было определение зависимости между сокращением выбросов диоксида углерода при увеличении объёма использования природного газа, что могло бы означать начало увеличения выбросов метана. Данное исследование пришло к заключению, что сокращение выбросов при увеличении объёмов использования природного газа в значительной степени перевешивает разрушительные воздействия возросшего объёма выбросов метана. Таким образом, увеличение объёмов потребления природного газа вместо других ископаемых видов топлива может уменьшить объёмы выбросов парниковых газов в США. 

Смог, качество воздуха и кислотные дожди 

Смог и низкое качество воздуха является нарастающей проблемой окружающей среды, в особенности в мегаполисах. Смог, главным образующим компонентом которого является озон в приземной части атмосферы, образуется путём химической реакции между моноксидом углерода, оксидами азота, летучими органическими веществами и теплом солнечного света. К уже хорошо знакомой дымке, окутывающей большие города большей частью в летний период, смог и наземный озон вызывают также ряд респираторных заболеваний – от временного дискомфорта до продолжительных лёгочных заболеваний. Загрязнители, образующие смог, возникают из целого ряда источников, включая выхлопные газы,  дымовые трубы, красители и растворители. Поскольку реакции, образующие смог, требуют тепла, то проблемы, связанные со смогом обостряются в летний период. 

Использование природного газа не привод в значительной степени к образованию смога, поскольку он испускает малые количества оксидов азота, а значит, фактически, не состоит по своей природе из частиц. По этой причине он может участвовать в борьбе с образованием смога в районах, где качество воздуха очень низкое. Главными источниками оксидов азота являются электрические приборы, транспорт и промышленные предприятия. Увеличение потребления природного газа в производстве электроэнергии, сдвиг к более чистым авто, работающим на природном газе, либо увеличение промышленного потребления газа может помочь в борьбе с образованием смога, особенно в городских районах, где это необходимо более всего. Это актуально как раз в летний период, когда потребление природного газа является минимальным, а проблемы со смогом пиковые; в это время промышленные предприятия и электрогенераторы могут использовать природный газ в качестве основного топлива, замещая другие виды ископаемого топлива, которое загрязняет окружающую среду в большей степени. Это смогло бы достаточно эффективно сократить выбросы смогообразующих материалов, что в результате дало бы более чистый воздух в городских районах.  Например, в 1995 году Коалицией по Газовым Решениям Вопросов Окружающей Среды было обнаружено, что в северо-восточных областях образование смога и наземного озона могли бы быть сокращены на 50-70% за счёт сезонного перехода энергогенерирующих и промышленных предприятий на природный газ. 

Выброс твёрдых частиц также вызывает ухудшение качества воздуха в США. Эти твёрдые частицы могут состоять из сажи, пепла, металлов и других летучих частичек. Доклад исследования, проводившегося Советом Озабоченных Учёных в 1998 году, под заголовком «Автомобили и грузовики, и загрязнение воздуха», сообщал, что риск преждевременной смерти для жителей мест с высоким содержанием летучих частиц на 26 процентов выше, чем у обитателей других районов. Природный газ фактически не испускает никаких частиц в атмосферу: действительно, выброс частиц из природного газа на 99% ниже, чем для угля, и на 90% - нефти. Таким образом, увеличение удельной доли природного газа за счёт снижения использования прочих более грязных углеводородов поможет снизить уровень выбросов в США. 

Кислотный дождь является другой экологической проблемой, которая в большей степени поражает восточную часть США, нанося ущерб посевам, лесам, диким животным и вызывает респираторные и другие болезни у людей. Кислотный дождь формируется в случаях, когда диоксид серы и оксиды азота взаимодействуют с водяными парами и другими химикалиями на солнечном свете и образуют при этом различные кислотные соединения в воздухе. Главные загрязнители, вызывающие кислотные дожди, а это диоксид серы и оксиды азота, появляются в результате работы теплоэлектростанций, работающих на угле. Поскольку природный газ фактически не выбрасывает диоксида серы, а диоксидов азота на 80% меньше, чем при горении угля, увеличение потребление природного газа приведёт к снижению кислотных дождей. 

Промышленное загрязнение и выработка электроэнергии 

Выбросы в атмосферу промышленными предприятиями и электростанциями составляют львиную долю выбросов в США. Переход на природный газ в промышленности, а также генерирование электроэнергии может значительно улучшить экологические показатели этих двух секторов. 

Природный газ приобретает всё большую значимость в качестве топлива для электростанций. Наряду с хорошими показателями в роли топлива при производстве электроэнергии, природный газ в значительной степени может оздоровить экологическую ситуацию в данной отрасли. Согласно исследованию Национального Экологического Треста (НЭТ), проведённого в 2002 году, под заголовком «Очистка воздуха от загрязнений электростанций Америки» на долю электростанций от всех выбросов приходится 25% оксидов азота, 67%, 40% диоксида углерода и 34% ртути. Электростанции, работающие на угле составляют основную часть источников выбросов. В действительности лишь 3% диоксида серы, 5% диоксида углерода, 2% оксидов азота и 1% ртути выбрасываются в атмосферу электростанциями, работающими не на угле. 

Природный газ, используемый при генерировании электричества и участвующий в производственных процессах, предоставляет целый ряд экологических преимуществ, которые включают: 

• Более низкий уровень выбросов – сжигание природного газа в энергетике и в промышленности, а также в ряде других случаев, приводит к более низким уровням выбросов оксидов азота, углерода и практически нулевые выбросы диоксида серы и ртути. Природный газ может использоваться вместо или в дополнение к нефти и углю, коксу, показатели которых по данным выбросам гораздо выше.
• Более низкий уровень пыли – теплоэлектростанции и промышленные предприятия, использующие бойлеры, выбрасывают тысячи тонн диоксида серы. Использование природного газа значительно снижает уровень выбросов диоксида серы, что совершенно упраздняет использование газоочистки, и в конечном итоге делают эти отрасли более чистыми.
• Повторный обжиг – этот процесс требует впрыска природного газа в уголь или мазут при работе бойлеров. Добавление природного газа в горючую смесь может снизить образование оксидов азотов от 50 до 70 процентов, диоксида серы – от 20 до 25 процентов.
• Когенерация – производство и использование и тепла и электричества может увеличить эффективность энергоустановок и промышленных бойлеров, что приводит к общему снижению потребления топлива, а значит меньшему выбросу загрязнителей. Природный газ имеет предпочтение в случае с использованием когенерации.
• Комбинированный цикл генерации – это мощности комбинированного цикла генерации электроэнергии, в котором излишки тепла используются для производства дополнительной энергии. Подобно процессу когенерации, этот процесс увеличивает энергетическую эффективность за счёт снижения потребления топлива, и, как результат, снижение выбросов. Использование природного газа в таких случаях может повысить эффективность топлива на 60%, в то время, как использование нефти или угля в данной схеме увеличивает эффективность на 30-35%.
• Топливные ячейки – топливные ячейки природного газа находятся в стадии разработки и будут производить электричество. Топливные ячейки являются сложными устройствами, использующими кислород для производства электричества, подобно батарейке. Никаких выбросов при работе топливных ячеек не происходит, а природный газ, будучи топливом богатым на кислород, может быть использован. Несмотря на то, что эта технология находится в стадии разработки, в будущем широкое применение топливных ячеек может в значительной степени сократить выбросы, связанные с производством электричества.

В значительной мере генерирование электроэнергии и производственное использование, требующее энергию, в частности для нагревания, использует ископаемые виды топлива для производства этой энергии. Вследствие собственной чистоты горения, природный газ может использоваться везде, там, где это возможно либо в сочетании с другими видами ископаемого топлива, либо вместе них, может помочь в сокращении выбросов вредных загрязнителей. 

Загрязнение транспортом – авто на природном газе 

Транспортный сектор (особенно легковые автомобили, грузовики и автобусы) является одним из главных поставщиков загрязнения атмосферы в США. Выбросы от автомобилей участвуют в создании смога, ограничении видимости и различных парниковых газов. Согласно исследованиям Департамента Энергетики (ДЭ), примерно половина всех видов загрязнений и примерно 80% загрязнений воздуха в городах происходит по вине автотранспорта. 

Природный газ может использоваться в транспортном секторе для сокращения этих высоких уровней загрязнения, вызываемых бензиновыми и дизельными двигателями. В действительности, согласно данным АЭИ, при сравнении обычных авто с авто, которые работают на природном газе, последние имеют выбросы диоксида углерода на 25 процентов, а моноксида углерода – 90-97 процентов. Выбросы оксидов азота могут быть сокращены на 35-60 процентов, а прочих некарбонатных выбросов – на 50-75 процентов. Вдобавок, из-за относительно простого состава природного газа в сравнении с обычными видами топлива авто, природный газ как топливо автомобилей фактически не производит выбросов никаких частиц. Таким образом, достаточно дружелюбные характеристики природного газа могут использоваться на транспорте для уменьшения загрязнения окружающего воздуха. 

Природный газ является самым чистым ископаемым топливом и, поэтому, при использовании во многих местах он может служить  для уменьшения вредных загрязнений во всех секторах экономики, в особенности, когда используется совместно с другими топливами или же вместо них. Газодобывающая отрасль сама делает много для того, чтобы процесс добычи природного газа был как можно более дружелюбным к природе.

Источник: Natural Gas and the Environment

• < Ископаемое топливо против возобновляемых источников энергии: Энергетическое будущее сегодня
• Зажигалка, работающая на энергии солнца или Solar Spark Lighter >

Комментарии: