Емісійний ланцюг токсичних продуктів згоряння на прикладі гідрометилового ефіру

Сухопутний транспорт, в основному базуючись на дизельні двигуни, служить причиною росту забруднення навколишнього середовища, тому що поки не розроблені такі нейтралізатори, які повністю ліквідували б шкідливі продукти в газах, що відробили. Тому інтенсивно ведеться пошук нових альтернативних палив. Одним з таких палив є гідрометиловий ефір (DME), що характеризується такими ж фізичними властивостями як LPG. Його можна практично одержати з матеріалів, що містять вуглець, тобто із природного газу, вугілля або біомаси. DME можна застосовувати як паливо у двигунах із запаленням від стиску ZS без попередньої їхньої модернізації. Його застосування у двигунах служить причиною зниження рівня шуму. Нижче представлені результати застосування DME як паливо для дизельних двигунів у порівнянні з метановим і дизельним паливами. Слід зазначити, що DME не робить руйнівного впливу на озоновий шар і швидко розкладається в тропосфері. При цьому, є найпростішим з ефірів і на противагу, ди-этилэфиру, не створює пероксидов після тривалого впливу повітря.

Він відносно інертний і не характеризується канцерогенними, корозійними й токсичними властивостями. Основна проблема, пов'язана із застосуванням DME у двигунах із запаленням від стиску треба з того, що DME при нормальному тиску перебуває в газоподібному стані, а ці двигуни пристосовані до згоряння палива в рідкій фазі. Дана проблема була вирішена фірмою Вольво, що випустила 3 дизельних двигуни, що живлять DME. Виробничі витрати при одержанні DME вище, ніж у випадку метанолу. Слід також зазначити, що вартість пристосування двигунів з ZS для харчування їх DME на 20% нижче, ніж у випадку застосування природного газу. Недоліком DME є те, що він повинен зберігатися під тиском.

Порівняльний аналіз емісії токсичних компонентів газів, що відробили, що викидають в атмосферу двигунами, що працюють на різних топ-ливах, навіть після приведення їх до однієї перерахункової одиниці - г/квт-ч, не дає повної картини забруднення навколишнього середовища. Зіставлення різних палив й облік емісійних показників також не дає повного подання даної проблеми. Тому пропонується застосування цепочного аналізу емісії газів, що відробили, для даного палива, з одночасним обліком споживання енергії й емісії, починаючи з моменту їхнього одержання (викид продуктів згоряння в навколишнє середовище). У західній літературі емісійний ланцюг газів, що відробили, визначається як "Life-Cycle" (життєвий цикл) [4,6, 7, 8, 16,23,45].

Нижче приводяться емісійні ланцюги складових газів, що відробили, для палив DME і метанолу, отриманих із природного газу.

У ланцюгах розрізняємо п'ять основних етапів, перш ніж газ надійде в газораздаточную колонкові на автозаправній станції [45]:

• пошук родовища природного газу,

• його виробництво,

• транспорт із родовища на нефтезавод (трубопроводи),

• очищення газу,

• транспорт із нефтезавода на автозаправну станцію.

Перший етап, в основному, являє собою сейсмічні дослідження й буравлення шпар.

Реакції природний газ - метанол (DME):

• підготовка газу до синтезу (риформинг),

• синтез (метанол й/або DME),

• очищення продуктів.

Підготовка газу до синтезу полягає в очищенні його від сірки й інших шкідливих речовин. У процесі синтезу газ перетвориться в DME (в отриманому продукті втримуються метанол, вода, невелика кількість побічних продуктів -складних спиртів, а також незначна кількість алифатических вуглеводнів).

Продукт очищається в процесі перегонки.

У табл. 1.21 й 1.22 представлені витрата енергії, а також емісія, що виникла в процесі виробництва DME і метанолу, одержуваних із природного газу, від родовища до споживання. Дані про емісії були надані фірмою Вольво й ставляться до двигунів із запаленням від стиску більших потужностей, застосовуваних в автобусах і вантажних автомобілях, не оснащених нейтралізаторами [45].

З наведених даних чітко видно, що емісія токсичних складових газів, що відробили, у процесі виробництва із природного газу має невелике значення, але нею не слід зневажати при оцінці емісії всією системою.

Таблиця 1.21

Таблиця 2.19 – Оцінка емісійного ланцюга витягу DME із природного газу [45]

А» п/п	Емісія [г/квт"ч] Тест R49 13-східчастий	Компоненти вихлопних газів
		з2	З	NO,	SO,	НС	сн4	N20	РМ
1.	Витяг
2.	Переробка	22	0,03	0,14	<0,01	0,02	0,02	<0,01	N
3.	Транспорт
4.	Виробництво	147	N	0,03	<0,01	<0,01	N	N	<0,01
5.	Розподіл	13	0,01	0,18	<0,01	ПРО,0М	<0,01	<0,01	N
6.	Споживання	610	2,20	1,50	<0,01	0,20			<0,01
	Усього	792	2,24	1,85	<0,01	0,23	0,02	<0,01	<0,01

N - не вимірялося

Таблиця 1.22

Таблиця 2.20 – Оцінка емісійного ланцюга витягу метанолу із природного газу [45]

п/п	Емісія [г/квт'ч] Тест R49 13-східчастий	Компоненти газів, що відробили
		з2	З	NO,	SO,	НС	сн,	N20	РМ
1.	Витяг
2.	Переробка	24	0,03	0,15	<0,01	0,02	0,02	<0,01	N
3.	Транспорт
4.	Виробництво	151	N	0,03	<0,01	<0,01	N	N	<0,01
5.	Розподіл	15	0,01	0,22	<0,01	0,01	<0,01	<0,01	N
6.	Споживання	647	0,20	4,00	<0,01	0,30	N	N	0,05
	Усього	837	0,24	4,45	<0,01	0,33	<0,01	<0,01	0,05

N - не вимірялося

Процес одержання метанолу схожий на процес одержання DME і це підтверджено результатами проведеного аналізу. Рівень емісії в кінцевій фазі застосування для метанолу вище, ніж для DME і це є основним розходженням між цими двома паливами.

У російських роботах під життєвим циклом розуміється період часу, протягом якого автомобіль виникає (проект), виготовляється, включаючи одержання конструкційних матеріалів, робить транспортну роботу, проходить обслуговування й ремонти, витрачає експлуатаційні матеріали й, нарешті, списується й утилізується. На протяг цього часу автомобіль взаємодіє з навколишнім середовищем. Сукупний ефект цієї взаємодії залежить від дуже великої кількості факторів, але судження про доцільність конструктивного рішення, розробленої технології виробництва або вибору експлуатаційних матеріалів можна винести тільки лише по сукупному ефекті екологічного впливу на навколишнє середовище.