Как почистить Черное море от сероводорода, генерируя зеленую энергию
Черное море иногда называют мертвым, имея в виду, что ниже пары сотен метров в глубину оно практически безжизненное. Все дело в колоссальном скоплении сероводорода, который отравляет воду, делая ее непригодной для местной флоры и фауны. Но это можно изменить, причем с пользой для экономики.
Вода в Черном море как слоеный пирог. Ближе к поверхности она слабосоленая с растворенным в ней кислородом, ниже — более плотный соленый слой с высокой концентрацией сероводорода (H2S). Они почти не перемешиваются.
При этом есть характерный скачок плотности, который называется галоклином. Реагируя на разные факторы, в том числе на время года, его глубина меняется от 65 до 200 метров. Галоклин не дает проникать кислороду в более глубокие слои воды, сохраняя сероводород в достаточно стабильном состоянии. Его концентрация медленно, но верно растет — за последние 7000 лет больше 90 % объема Черного моря оказалось зараженным H2S. На отметках 150–250 метров концентрация сероводорода составляет около 1 мг/л. С глубиной она возрастает до максимального значения — примерно 10 мг/л. На таком уровне концентрация сероводорода сохраняется до максимальных глубин — 1500–2000 м.
Как Черное море стало таким?
Одной из главных, хотя и критикуемых, версий возникновения Черного моря считается теория «черноморского потопа». По ней, этот водоем в древности был огромным пресноводным озером, но около 7500 лет назад туда через Мраморное море из Средиземного в том месте, где сейчас находится Босфор, хлынула соленая морская вода. Уровень водоема поднялся примерно на 140 метров. Предполагается, что тогда массово погиб почти весь живой мир озера, и именно разложившиеся останки стали причиной сероводородного заражения морских глубин.
Теория «черноморского потопа»: Черное (и Азовское) море в наше время (голубой цвет) и в начале VI тыс. до н. э. (сиреневый) Изображение: © Bogdan / CC BY-SA 3.0
H2S — ядовитое вещество, которое убивает большинство живых организмов, обитающих в глубине Черного моря. Сокращая его концентрацию, можно не только ширить биоразнообразие водоема, но и получать при этом экологически чистую энергию. Как нетрудно догадаться, сероводород можно разделить на серу и водород — последний сегодня считается одним из самых перспективных источников зеленой энергетики.
Добывать его можно на расположенном в море автономном энергетическом комплексе. Это будет или платформа, установленная на сваях, или понтонная площадка, которую удерживают якоря. Одна либо другая способны разместить необходимое оборудование, чтобы запустить все этапы добычи и переработки сероводорода с выделением водорода, генерирования электроэнергии и утилизации серы.
А лисички взяли спички...
В сентябре 1927 года в Крыму, в районе Ялты, Черное море буквально вспыхнуло. Столбы пламени, по словам очевидцев, поднимались на высоту 800 метров. До берега доходил стойкий запах тухлых яиц, именно так пахнет сероводород. «Как будто пылал пожар, яркий свет которого проходил через дымовую завесу», — писал гидролог Петр Двойченко. Причиной пожара стало землетрясение, которое произошло под водой. В результате сейсмических толчков сероводород вырвался со дна и загорелся от разряда молнии. Море полыхало несколько дней.
Сотрудники Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского Российской академии наук нашли применение этому богатству и предложили оптимальное технологическое решение. Описанный ими процесс начинается с двух сепараторов сероводорода. Первый собирает морскую воду и выделяет из нее H2S с помощью ультразвука, второй убирает из газа пары воды. Потом сероводород поступает в генератор, который извлекает из него собственно водород и серу. Полученный H2 заряжает аккумуляторы и дает электроэнергию потребителям (в том числе питает саму платформу). Ожидается, что в час будут получать около 22 кг водорода, а полезная мощность энергоустановки составит 303 кВт. Сера в этой схеме, кстати, тоже не пропадает — ее собирают для дальнейшего использования.
В патенте морского энергетического комплекса, зарегистрированном еще в 2006 году, предусмотрены вертолетная площадка и даже морская ферма, где персонал станции может выращивать морепродукты — мидии и водоросли. Такую платформу называют перспективным объектом добычи экологически чистой энергии большой мощности, которая может питать электричеством черноморские города и обеспечивать работу водородного транспорта.
Соленый водород: выгодно ли добывать топливо из морской воды?
Читать
