Петр Образцов - Удивительные истории о веществах самых разных

Нефть (как и газ – но о нем особый разговор) остается главным богатством России и основной статьей экспорта. Хорошо это или нет – разговор особый. Во всяком случае, на углеводородах можно зарабатывать еще много лет, но важно знать, сколько именно. Между тем существует и мнение, что ресурсы нефти безграничны, прежде всего потому, что углеводороды продолжают образовываться и сегодня.

Органическая теория происхождения нефти утверждает, что эта смесь углеводородов возникла в результате перегнивания древнего органического вещества, останков динозавриков и засохших хвощей, и в таком случае нефть, конечно же, должна когда‐нибудь закончиться. Но существует и неорганическая теория, впервые выдвинутая тем же Дмитрием Менделеевым.

На основании собственных экспериментов он установил, что при взаимодействии карбидов тяжелых металлов с водой образуются углеводороды с большим количеством атомов углерода в молекуле. Это можно пояснить таким примером. Простейший карбид металла – это карбид кальция, который обычно называют просто карбидом. Еще не так давно для ацетиленовой сварки применяли не ацетилен из баллонов, а ацетилен, получавшийся в специальных аппаратах при реакции карбида с водой. Мальчишки (и сами авторы, когда принадлежали к этой социально-возрастной группе) любили кидать куски грязновато-белого карбида в лужу и поджигать выделяющийся ацетилен.

Ацетилен (С 2Н 2) – один из простейших углеводородов, а при реакции с водой карбидов металлов тяжелее кальция могут образовываться и куда более сложные вещества. Дмитрий Менделеев считал, что через расщелины в земной коре к жидкому ядру Земли, состоящему в основном из железа, попадает вода и возникающие в результате углеводороды поднимаются к поверхности. Эта гипотеза вроде бы не нашла подтверждения в современных исследованиях, хотя целиком неорганическая теория происхождения нефти не отвергнута, а основывается на несколько ином механизме образования углеводородов нефти.

Сейчас геологи в состоянии исследовать глубины Земли вплоть до десятков километров, при давлениях в 20 – 30 тысяч атмосфер, и там обнаружен углерод, основа нефти и газа. Рассчитано даже, что весь подвижный углерод – углекислота в атмосфере, растворенный углерод в океанах, карбонатные минералы на поверхности (мел, известняк) – составляет не более 0,1 процента всего углерода на планете, а 99,9 процента находится в глубинах Земли в виде тех же карбонатов, доломитов и так далее. Из него‐то и образуются углеводороды.

В нескольких странах – США, Японии, у нас в Троицке – построены установки для моделирования процесса образования углеводородов из карбонатов и воды в присутствии двухвалентного железа. Если смешать карбонат кальция или магния с раствором соли железа и нагревать при высоком давлении, то, как убедительно показали российские исследования, образуются углеводороды. По крайней мере, метан. Этот газ из глубин Земли по каналам в породах поступает к поверхности, по ходу движения претерпевая различные реакции с образованием более тяжелых углеводородов. То есть нефти.

Этот и есть неорганический путь образования нефти. Геологи утверждают, что существуют месторождения нефти, которые были полностью исчерпаны, а потом нефть в них снова появилась. Возможно, это та самая нефть из глубин Земли, которая вряд ли когда‐нибудь закончится.

Нам представляется, что обе теории следует объединить следующим образом: при радиоактивном распаде в ядре Земли образуется водород, который и взаимодействует с углеродом с образованием нефтеподобных веществ, которые и поднимаются к поверхности. Во времена экономической блокады ЮАР, наложенной на нее из‐за апартеида, южноафриканская компания SASOL по этому методу производила синтетический бензин из каменного угля (пользуясь, вероятно, опытом гитлеровской Германии). В то же время в нефти имеются биомаркеры – соединения безусловно органического происхождения, с которыми встречается «неорганическая» нефть. Таким образом, органическая и неорганическая теории происхождения нефти «работают» одновременно.

Сегодня разведанные запасы нефти таковы: 180 миллиардов тонн – легкая нефть, 820 миллиардов тонн – тяжелая, 700 миллиардов тонн угля в пересчете на нефть, 300 миллиардов тонн газа в пересчете на нефть. Это обеспечит весь мир на 300 – 350 лет. Дешевая нефть кончается, но ресурсы углерода бесконечны. Для нашей страны более существенна проблема глубокой переработки нефти вместо продажи сырой. Сейчас мы добываем около 500 миллионов тонн нефти, из них половину сразу продаем, а остальную перерабатываем, но и из них 80 миллионов тонн продаем. Таким образом, у нас потребляется 150 миллионов тонн нефти, примерно по 1 тонне на человека. В США этот критерий – 2 тонны, в Европе 2,5 тонны.