Экологичное сжигание торфа
Ученые НИУ «МЭИ» разработали инновационную тепловую установку, сжигающую торф, не выбрасывая в атмосферу углекислый газ. Установка работает по принципу газификации топлива с последующей утилизацией полученного газа в особой камере в режиме кислородного сжигания. В результате получается максимум энергии при нулевом выбросе CO₂ – все, что выделилось, улавливается и далее готово к хранению. В отличие от привычных угольных и газовых станций, где эффективность падает при работе на «мокром» биотопливе вроде торфа, в установке нового типа высокая влажность топлива используется с выгодой: тепло от конденсации водяного пара идет обратно в цикл и повышает коэффициент полезного действия. Установка ориентирована на замену или модернизацию угольных и мазутных ТЭЦ, особенно в регионах с трудной логистикой или залежами местных видов топлива, таких как торф, бурый уголь, древесные остатки. Решение подойдет для реконструкции малых и средних станций, где переход на ВИЭ затруднен, а требования к экологическим параметрам ужесточаются.
Промбезопасность в добыче
Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета и Института проблем нефти и газа РАН разработали виртуальную модель скважины, которая прогнозирует изменение напряжений в пласте после кислотной обработки. При разработке ТрИЗ в пласт закачивают кислотные растворы, разрушающие не только загрязнения, но и цементирующие материалы, что может привести к осыпанию породы. Специалисты создали новую компьютерную программу, предсказывающую изменения в пласте после кислотной обработки. В основу легли данные лабораторных экспериментов, где изучалось воздействие раствора из 12 % соляной и 3 % фтороводородной кислот на песчаные породы. Ученые смоделировали горизонтальную скважину на глубине 1500 м и проанализировали изменение напряжений при разном давлении и времени обработки – от 14 мин до 4 ч. Оказалось, что при депрессии в 1 МПа в верхней и нижней частях скважины возникают зоны повышенного напряжения, где возможно осыпание. При этом четырехчасовая обработка сохраняет запас прочности, что предотвращает обрушения.
Канатная насосная штанга, устойчивая к сжимающим нагрузкам
Эксплуатация наклонно направленных скважин и скважин с боковыми стволами эффективна за счет применения канатных насосных штанг. Ученые Пермского Политеха разработали новую конструкцию канатной штанги, представляющую собой канат закрытой конструкции, скрученный из стальных проволок, который закрепляется на установке с помощью специальных заделок. При перекачке нефти происходят возвратно-поступательные движения, и штанга ходит вверх и вниз, за счет чего она растягивается или сжимается. Ученые Пермского Политеха усовершенствовали эту конструкцию, добавив к нижней заделке металлический фиксатор-спираль из коррозионностойкой стали. Фиксатор имеет противоположное направление свивки по сравнению с канатом, что позволяет равномерно распределить нагрузку. Такой способ предотвращает изгиб каната и сохраняет его целостность в месте концентрации напряжений и накопления дефектов. Спираль крепится за счет посадки с натягом, винтами или сваркой, ее можно легко установить без лишнего оборудования даже на готовую к эксплуатации штангу.
Круглосуточная СЭС
Ученые кафедры гидроэнергетики и возобновляемых источников энергии НИУ «МЭИ» создали солнечную электростанцию, способную вырабатывать электроэнергию даже в темное время суток или в плохую погоду, возвращая накопленное тепло в работу. В установку добавили второй блок зеркал-гелиостатов и систему накопителей тепла. Днем один блок производит пар для турбины, а второй – аккумулирует энергию в виде расплавленной соли, разогретой до 565 °C. Ночью накопленное тепло через теплообменник снова превращает воду в пар, и турбина продолжает вырабатывать электричество. Такой подход позволил повысить общий коэффициент полезного действия станции до 32 %, что на 7,4 % выше мировых аналогов. Благодаря накопителям тепла СЭС может работать ночью почти девять часов, а годовая выработка электроэнергии увеличивается примерно на 15 %.
Растения для очистки почвы от нефти
Ученые Пермского Политеха подобрали растения, позволяющие осуществлять экологичную нейтрализацию загрязнений с эффективностью до 40 %. Растения работают как природные фильтры: поглощают опасные вещества, накапливают их в своих стеблях и листьях, включают в природные круговороты. Ученые подготовили семь экспериментальных образцов. В каждой емкости создали двухслойную структуру: нижний слой из бурового шлама, верхний из чистой песчаной почвы. Дополнительно была создана контрольная емкость только с чистой почвой для сравнения результатов. В каждую пробу высадили различные виды растений-ремедиантов. Наибольшую эффективность показали фацелия и травосмесь, являющиеся наиболее перспективными для реабилитации нефтезагрязненных территорий. Растения не только успешно адаптировались к загрязненному субстрату, но и обеспечили активное поглощение токсичных компонентов, инициируя начальную стадию почвообразования. Предварительные данные подтверждают 40-процентное снижение концентрации хлорид-ионов, а также значительное уменьшение содержания нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов.
Ортокарбонаты – новый класс химических соединений
В ходе международного исследования ученые из России, Японии, Словении, Швеции, США и Германии обнаружили ранее неизвестный класс соединений – ортокарбонаты, образующиеся при экстремально высоких давлениях и температурах. Эти процессы характерны для слоев мантии, прилегающих к ядру Земли. Карбонаты, являющиеся солями угольной кислоты и широко распространенные в природе в виде минералов, на границах литосферных плит подвергаются колоссальному давлению. При таких условиях в карбонатах происходит перестройка атомов, аналогичная превращению графита в алмаз. Реакция образования ортокарбонатов, в частности ортокарбоната магния, может протекать не только в лаборатории, но и в глубинных оболочках Земли, принципиально влияя на глобальный цикл углерода. Ученые экспериментально доказали возможность образования ортокарбонатов из карбонатов и оксидов при высоких давлениях и температурах. Основные эксперименты по синтезу предсказанных структур проводились с использованием источников синхротронного излучения, новые данные позволяют понять, что происходит с карбонатами при их погружении на глубину до 3 тыс. км.
