Новий вуглецевий адсорбент підвищить ефективність зберігання зрідженого природного газу.

Відомо, що під час роботи зі зрідженим (при температурі мінус 161 градус) природним газом, під час його зберігання та транспортування, неминуче утворюється паровий газ. З екологічних та економічних міркувань викид парового газу в атмосферу або його факельне спалювання небажані. Традиційно за допомогою компресорів пари повертають у цикл зрідження або направляють як паливо в енергетичні установки, у тому числі для власних потреб. Однак ці підходи не завжди застосовні.

Наприклад, у системах зберігання зрідженого природного газу, призначених для малих споживачів, модуль повернення парів метану не завжди передбачено. Оскільки рівень споживання газу у них часто не є постійним, пари метану можуть становити проблему та призводити до негативних наслідків. Тому необхідно розробляти сучасні та ефективні рішення для утилізації парів.

Останнім часом великого значення набуває технологія адсорбційного накопичення природного газу, яка передбачає використання в системі зберігання спеціального пористого сорбенту. Ця технологія розробляється як більш енергоефективна та пожежо- і вибухобезпечна альтернатива зберіганню газу в стиснутому (сжатому) вигляді, оскільки таким чином вдається накопичувати порівнянну або більшу кількість газу при значно нижчих тисках (3,5-7 МПа) у порівнянні зі стиснутим газом.

Для зрідженого газу адсорбційна технологія може бути не альтернативою, а доповненням до існуючої інфраструктури. Додавання адсорбційного модуля не тільки дозволяє зберігати виділений газ, але й підвищує безпеку. Важливо зазначити, що адсорбційна технологія може бути особливо ефективною при докритичних температурах (нижче мінус 83 градусів). Наявність у структурі матеріалу мезопор (шириною від двох до 50 нанометрів) значно збільшує його адсорбційну ємність у криогенних умовах. При цих температурах у мезопорах відбувається капілярна конденсація, при якій густина адсорбованого газу досягає густини рідкої фази. Тому такий адсорбент здатен накопичити значно більше метану.

Для виробництва нового адсорбента вчені використали відходи деревини. Спочатку сировина була карбонізована (пережжена в вугілля), потім вугілля піддалося двоступеневій активації. На першому етапі було створено велику кількість мікропор, які на другому етапі активації були перетворені на мезопори. Після активації проводилося формування готового адсорбента в монолітні блоки. Виготовлені блоки успішно пройшли випробування в складі дослідного акумулятора, що підтвердило ефективність адсорбента для збору випарованого метану. Окрім самого адсорбента, авторами була запропонована концептуальна технологічна схема для накопичення парового газу.

«Ми пропонуємо синергетичне рішення, при якому адсорбційна технологія стає частиною інфраструктури для зберігання та транспортування зрідженого природного газу та підвищує її надійність, ефективність та безпеку», – сказав один із авторів роботи, співробітник лабораторії сорбційних процесів ІФХЕ РАН, аспірант Олександр Грінченко.

Природний газ — єдиний вид викопного пального, споживання якого в майбутньому не зменшуватиметься, а зростатиме. Це пов'язано з його відносною дешевизною та значно меншими викидами шкідливих речовин під час споживання, у порівнянні з вугіллям і нафтою. У «Стратегії науково-технічного розвитку Російської Федерації» серед пріоритетів зазначено перехід до екологічно чистої та ресурсозберігаючої енергетики та підвищення ефективності видобутку та глибокої переробки вуглеводневих сировин. Нові сучасні технології для видобувної та енергетичної галузі відповідають поставленим завданням і є вкрай актуальними.

Дослідження виконано за фінансової підтримки Російського наукового фонду.