2.6 Методы и средства защиты атмосферы от химических примесей

Методы защиты атмосферы можно объединить в три большие группы:

Мероприятия по снижению мощности вредных выбросов (уменьшению количества выбрасываемого вещества в единицу времени), которые в свою очередь могут быть следующими:

• замена менее экологичных видов топлива более экологически чистыми;

• сжигание топлива по специальной технологии;

• создание замкнутых производственных циклов.

Мероприятия по применению специальных систем очистки для обработки и нейтрализации (очистки) вредных выбросов.

Мероприятия по нормированию выбросов как на отдельных предприятиях и устройствах, так и в регионе в целом.

Рассмотрим примеры промышленной реализации мероприятий по снижению мощности вредных выбросов:

• 2.6.1 Замена менее экологичных видов топлива более экологически чистыми в различных отраслях.

• Топливно-энергетический комплекс (ТЭК). В самом общем случае для замены менее экологичных видов топлива более экологически чистыми применяют топливо с более низким баллом загрязнения атмосферы. При сжигании различных топлив такие показатели, как зольность, количество диоксида серы и оксидов азота в выбросах, могут сильно различаться между собой, поэтому введен суммарный показатель загрязнения атмосферы в баллах, который отражает степень вредного воздействия на человека.

Значения суммарного показателя загрязнения атмосферы в баллах для различных видов ископаемого топлива:

- горючие сланцы - 3,16,

- уголь - 0,5...2,5 (для углей различных месторождений),

- природный газ - 0,04.

• Ракетно-космическая техника (РКТ). В ракетно-космической технике давно актуальна задача замены компонентов жидкого ракетного топлива (КЖРТ) жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) нижних ступеней ракет-носителей (РН) более экологически чистыми. Вместо широко применяемой для маршевых ЖРД большой тяги пары ГОРЮЧЕЕ – ОКИСЛИТЕЛЬ гидразин + азотный тетраоксид N₂O₄) необходимо использовать другие КЖРТ (соответственно, другие типы ЖРД), такие, например, как:

- КЕРОСИН – КИСЛОРОД (углеводородные фракции: C ~86%; H ~14% + кислород жидкий (O_2ж);

- МЕТАН – КИСЛОРОД (СH₄ + O_2ж);

- наилучшую в экологическом плане и эффективную с точки зрения энергетики (для достижения высокого удельного импульса тяги двигателя) пару ВОДОРОД – КИСЛОРОД (H_2ж + O_2ж), основным продуктом сгорания которой является вода (2H₂+O₂ → 2H₂O).

Для сравнения, продуктами реакции гидразинов с азотным тетраоксидом, оказывающими вредное воздействие на человека, являются: NO, NO₂, N₂O, NH, NH₂, NH₃, NH₄, CH₄, CN, HCN и др. Для самого гидразина и его производных ПДК_рз = 0,1мг/м³, гидразин относится к 1 классу опасности.

• Транспорт. Для автомобильного транспорта применение водорода (H₂) в качестве моторного топлива является стратегическим перспективным направлением. Лидирующие в автомобилестроении мировые концерны уже добились значительных успехов в этом направлении. Ещё одним направлением создания экологически чистого автомобиля является применение электропривода, получающего электроэнергию от т.н. топливных элементов, работающих, в свою очередь, на тех же кислороде и водороде. За водородной энергетикой, несомненно, большое будущее, но для её широкого практического применения науке совместно с бизнесом и промышленностью надо решить множество задач, таких, например, как:

- создание экологически чистых и экономически оправданных технологий производства водорода в крупных промышленных масштабах,

- создание развитой водородной инфраструктуры (средства и системы хранения, транспортировки, заправки и пр.) с необходимой степенью безопасности, и др.

Для общественного автотранспорта, дорожно-строительных машин, маневрового железнодорожного транспорта, использующих дизельное топливо, перспективным представляется перевод с «солярки» на диметиловый эфир (ДМЭ) – синтетическое моторное топливо, получаемое из природного газа и являющееся идеальным топливом для дизельных двигателей.

Порочной практикой является использование во многих странах на транспорте в массовом масштабе бензина с высоким содержанием серы (S) в качестве примеси и свинца (Pb), входящего в состав антидетонационных присадок. В настоящее время существуют апробированные технологии производства экологически чистого высокооктанового синтетического моторного топлива (синтетического бензина) из природного газа.

Необходимо отметить, что в РФ с 2003 года законодательно запрещено производство такого моторного топлива, как этилированный бензин (наиболее распространенной антидетонационной присадкой для «приготовления» такого бензина является тетраэтилсвинец).