Всеволод Твердислов, доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой биофизики МГУ:
Дорогие зрители, сегодня у нас в гостях профессор Караханов, заведующий кафедрой химии и нефти и органического катализа Химического факультета Московского университета. Эдуард Аветисович, наши благодарные соотечественники знают, что мы ведущая мировая энергетическая держава, и все это благодаря нефтегазовому комплексу. И нефть для телезрителей обычно измеряется в рублях или долларах, а на самом деле за всем этим стоит глубочайшая наука, которая куда интересней, чем биржевые новости. В чем научные проблемы состоят? И в чем проблемы, действительно, нефтяного комплекса в целом?
Эдуард Караханов, доктор химических наук, зав. кафедрой химии нефти и органического катализа МГУ:
Я начну с того, что нефтью человечество стало пользоваться более 8 тысяч лет назад. Собственно слово нефть произошло от медийского слова напатум, что значит проникающая, просачивающаяся. Я хочу сказать, что действительно нефть просачивается всюду. Помимо того, о чем вы говорили, это огромные деньги, огромные прибыли, это еще, конечно, если говорить о нефтехимии, это весьма и весьма глубокая наука и поэтому от того, как мы перерабатываем и используем эту нефть, зависит очень многое.
Всеволод Твердислов:
А какие объемы сейчас мировой добычи и отечественной?
Эдуард Караханов:
Объемы мировой добычи сейчас примерно 3 миллиарда 300 миллионов тонн нефти добывается во всем мире.
Всеволод Твердислов:
В год?
Эдуард Караханов:
В год. Ну и, конечно, вы знаете, что особенно в последние 10-15 лет много идет разговоров о том, что ее запасы иссякнут. Изведанные запасы, разведанные и доказанные уже запасы нефти – это примерно 150 миллиардов тонн.
Всеволод Твердислов:
Но и ведь добыча не всегда легкая бывает, она же дорожает по мере исчерпания запасов.
Эдуард Караханов:
Бесспорно. Вот пласт. Сколько мы извлекаем нефти, вы знаете?
Всеволод Твердислов:
Я не знаю.
Эдуард Караханов:
Мы извлекаем нефти всего 40% из пластов, т.е. 60% остается в недрах.
Всеволод Твердислов:
Большая добыча, как я понимаю, началась в 30-ые годы прошлого ХХ века.
Эдуард Караханов:
Совершенно верно.
Всеволод Твердислов:
С тех пор, как я посмотрел, в 15-20 раз выросла мировая добыча, да?
Эдуард Караханов:
Да, да.
Всеволод Твердислов:
И, действительно, те самые 60% за нами везде, везде остаются?
Эдуард Караханов:
Абсолютно везде остаются. Значит, как увеличить нефтеотдачу пластов? Методы здесь различные: то ли закачивание поверхностно-активных веществ в пласт.
Всеволод Твердислов:
Чтобы более жидкая консистенция стала.
Эдуард Караханов:
Совершенно верно, консистенция нефти. Биологи в этом принимают участие.
Всеволод Твердислов:
Каким образом?
Эдуард Караханов:
Используют микроорганизмы для того, чтобы уже остаточная нефть, которая осталась в недрах, она достаточно вязкая. И вот эти микроорганизмы…
Всеволод Твердислов:
Вязкая – это просто на самом деле длинные большие полимеры, которые нужно расстричь, чтобы понизить вязкость?
Эдуард Караханов:
Ну, можно сказать так.
Всеволод Твердислов:
И это могут делать микроорганизмы?
Эдуард Караханов:
Могут. Вот у нас на кафедре зимологии как раз такого рода микроорганизмы искали во многих местах, в частности, на заправках, автомобильных заправках.
Всеволод Твердислов:
Где выживают вот эти самые бактерии, микроорганизмы?
Эдуард Караханов:
Совершенно верно, где выживают бактерии. Ну, а если говорить вообще о нефти – на нефть, газ, уголь и другие полезные ископаемые, углерод содержащее сырье приходится всего 0,02%.
Всеволод Твердислов:
Так мало!
Эдуард Караханов:
Вы представляете, да. Какие приоритетные задачи в связи с этим возникают, прежде всего?
Всеволод Твердислов:
Так из этих 0,02% мы как раз и черпаем наше энергетическое могущество?
Эдуард Караханов:
Совершенно верно. Эти несчастные 0,02% мы и используем.
Всеволод Твердислов:
Значит, проблем, как я понимаю, как минимум, две. Первая – это эффективная добыча. Вторая – это эффективная переработка. Потому что на самом деле мы же используем не нефть. И вот как с этим обстоят дела?
Эдуард Караханов:
К сожалению, говорить о квалифицированном использовании нефти мы не можем. Примерно 90% нефти мы сжигаем.
Всеволод Твердислов:
Это мы следуем…
Эдуард Караханов:
Менделееву, вы хотите сказать?
Всеволод Твердислов:
Менделееву.
Эдуард Караханов:
Совершенно верно.
Всеволод Твердислов:
Который сказал… процитируйте его, пожалуйста.
Эдуард Караханов:
Менделеев сказал, что это все равно, что топить ассигнациями. Что значит переработка нефти? 90% уходит на топливо, на сжигание, на бензин и т.д. Остается только 7%, максимум, 10%, которые идут на то, чтобы получить ценнейшие продукты, без которых мы с вами жить не можем.
Всеволод Твердислов:
На синтезы.
Эдуард Караханов:
Совершенно верно. Все, что нас окружает, это все основано на вот этом сырье.
Всеволод Твердислов:
Это меньше 10%?
Эдуард Караханов:
Меньше 10%, к сожалению. Я могу вам привести вот одну картину, что такое вот химическая продукция. Это своеобразное древо. Значит, в основе лежит сырье: нефть, газ, каменный уголь. Далее из него получаются основные продукты, которые можно использовать в химии – это, прежде всего, этилен, пропилен, бензол.
Всеволод Твердислов:
Уже ароматический?
Эдуард Караханов:
Уже ароматическое ядро бензол, которое может превращаться в более ценные продукты. Бутадиен. А далее вот из этих основных продуктов уже получают так называемые промежуточные вещества – это мономеры для получения полимеров, без которых сейчас немыслимо существование человечества, это, естественно, лекарства, это лаки, краски. Колоссальный ассортимент. Вот все эти продукты, о которых мы сейчас говорим, они в разы дороже сырья. И могу привести один пример.
Всеволод Твердислов:
Давайте.
Эдуард Караханов:
Вот компании в мире, даже цифры почти точные, 93% нефти компании, которые потребляют в топливном направлении.
Всеволод Твердислов:
Из общего объема?
Эдуард Караханов:
Из общего объема нефти. И компании, которые потребляют всего 7% нефти для создания вот этой химической продукции. Их вклад в ВВП стран одинаков. Вы представляете? И поэтому возникает здесь еще один вопрос. Примерно лет 20 назад, тогда еще был Советский Союз, глубина переработки нефти, т.е. это насколько можно нефть переработать, у нас составляла порядка 55-58%.
Всеволод Твердислов:
Это 80-ые годы?
Эдуард Караханов:
80-ые годы. А в развитых странах эта глубина достигала 85%.
Всеволод Твердислов:
Уже тогда.
Эдуард Караханов:
Уже тогда.
Всеволод Твердислов:
А сейчас как?
Эдуард Караханов:
К сожалению, за эти 20 лет мало что изменилось. Цены на нефть росли, прибыли были огромные. И не было никакой необходимости перерабатывать эту нефть в эти продукты.
Всеволод Твердислов:
Мы сейчас с вами все время говорили о нефти, но ведь рядом стоят уголь или газ.
Эдуард Караханов:
Да, совершенно верно.
Всеволод Твердислов:
Вот в какой мере они сопутствуют друг другу? В какой мере эти объемы сопоставимы? И какие перспективы в добыче?
Эдуард Караханов:
До 30-го года прошлого столетия основным источником энергии был каменный уголь, запасы которого в несколько раз больше, чем запасы нефти.
Всеволод Твердислов:
Ну, и сейчас тоже.
Эдуард Караханов:
И сейчас то же самое. Но примерно в 30-ые года начался нефтяной бум, газовый несколько позже. И соответственно велись работы научные, причем ряд из них просто великолепные работы по созданию процессов переработки нефти, чтобы получать в основном тоже тогда бензин, керосин.
Всеволод Твердислов:
Мы всегда вспоминали, вот передачи у нас давно идут здесь уже на канале, и мы чаще всего приходим к тому, что в основе мировой науки, которая стала основой многих отраслей, русские фамилии.
Эдуард Караханов:
Абсолютно вы правы. Я вам могу привести яркий пример.
Всеволод Твердислов:
Давайте.
Эдуард Караханов:
Русский ученый, профессор Ипатьев, который эмигрировал когда-то в конце 20-х годов в Соединенные Штаты Америки. Вся нефтехимия США была основана на его работах, Ипатьева. И до сих пор в США есть лаборатория очень почетная, называется лаборатория имени Ипатьева. Наша кафедра была в свое время создана по инициативе Зелинского, тоже выдающегося русского ученого.
Всеволод Твердислов:
Органического химика.
Эдуард Караханов:
Вся органическая химия, вся нефтехимия и катализ. И Зелинский с Ипатьевым, естественно, были очень хорошо знакомы.
Всеволод Твердислов:
Они ровесники, наверное, примерно были.
Эдуард Караханов:
Почти ровесники. Они заложили основу.
Всеволод Твердислов:
Фактически процессы крекинга нефти тоже ведь в основе своей были в России, научная основа заложена.
Эдуард Караханов:
Ну, я бы так не сказал. Процессы крекинга, естественно, разрабатывались и в России. В частности Николай Иванович Шуйкин вот очень много работ вел по крекингу.
Всеволод Твердислов:
Дайте определение, пожалуйста. Не все помним.
Эдуард Караханов:
Хорошо. Что такое крекинг? Я начну с другого. Вот нефть, ее мы просто перегоняем. Самые большие установки на заводах – это дистилляционные установки.
Всеволод Твердислов:
Это самогонный аппарат?
Эдуард Караханов:
Совершенно верно, это вариант самогонного аппарата, т.е. перегоняется на ряд фракций. Самая легкая фракция, которая используется в двигателях внутреннего сгорания, – это бензиновая фракция. Температура выкипания от 30 градусов до 180. Обычная перегонка, но этот бензин с очень низким октановым числом. И крекинг, то, о чем вы говорили, именно это процесс в основном для получения высококачественного бензина.
Всеволод Твердислов:
Но он должен быть легким или относительно тяжелым?
Эдуард Караханов:
Он такой же. Температуры выкипания такие же, но состав соединений, которые входят в бензин, они другие. В обычном бензине, который мы просто отгоняем, который с низким октановым числом, там углеводороды, т.е. это углеводороды – цепочки, они прямые, как правило, а нужно получить разветвленные углеводороды. И вот процесс крекинга – это каталитический процесс.
Всеволод Твердислов:
Т.е. это уже не просто разгонка, это еще и химическое преобразование эквивалентных связей в этих самых полимерах?
Эдуард Караханов:
Абсолютно вы правы. Следующая фракция – это керосин. Ну, пределы выкипания там соответственно выше.
Всеволод Твердислов:
Они более тяжелые.
Эдуард Караханов:
Более тяжелые, естественно. Вот то, что используется у нас в самолетах. Далее материал такой как мазут. Его остается 30% этого мазута.
Всеволод Твердислов:
Это уже совсем тяжелая форма.
Эдуард Караханов:
Это тяжелая фракция, но тоже ее перегнали.
Всеволод Твердислов:
Соляра и мазут – это ведь разные вещи.
Эдуард Караханов:
Разные. Солярка более легко кипящая. Третья фракция после керосина – это дизельная фракция, дизельное топливо. Вот и в одной из тяжелых фракций – это вакуумный газоль, выкипание примерно до 500 градусов. Ее каталитически перерабатывают в бензин в основном.
Всеволод Твердислов:
Т.е. опять ее возвращают.
Эдуард Караханов:
Ее возвращают на установки крекинга. А установки крекинга, вы знаете какие огромные?
Всеволод Твердислов:
Я иногда вижу их по телевизору. Это что-то марсианское такое вот.
Эдуард Караханов:
Абсолютно вы правы. Одна установка каталитического крекинга – это переработка (современная) примерно 2 миллиона тонн нефти в год. А размером она как вот ваш факультет физфак или как наш факультет химфак.
Всеволод Твердислов:
Наверное, все-таки как наш.
Эдуард Караханов:
Нет, все-таки больше как наш, я думаю. Значит, сейчас встает вопрос, нефти хватит, как говорят по прогнозам, и газа примерно на 50-60 лет. Я думаю, что до конца XXI века нефть будет самым важным энергоносителем. Я могу привести несколько примеров, как нефть влияет на политику, не только на экономику и как нефть влияет на развитие каких-то отраслей науки химии. Первый пример. Значит, Рональд Рейган. У него была цель каким-то образом развалить Советский Союз. Он убедил страны ОПЕК понизить цены на нефть и с тем определенным образом оказать финансовое давление на Советский Союз. Вот это один пример. А второй пример: как нефть повлияла на развитие науки. 1973 год – нефтяной кризис. Когда вдруг страны ОПЕК (добывающие страны) решили, что слишком дешево продается нефть, поэтому они резко повысили цены на нефть. Европа или Соединенные Штаты, которые не знали…
Всеволод Твердислов:
Дефицита?
Эдуард Караханов:
Дефицита. И не знали очередей. На заправках были километровые очереди. И тут вспомнили историю. В 20-ые годы Германия милитаризируется. У нее нет своей нефти, но зато в Германии были большие запасы угля. Я возвращаюсь к углю.
Всеволод Твердислов:
И классные химики.
Эдуард Караханов:
И великолепные совершенно химики, замечательные химики. Одни из них Фишер и Тропш, а также Бергиус. Они научились из угля делать бензин, авиационное топливо. Т.е. тогда была заложена основа вот так называемой альтернативной нефти. Тогда же возникла наука, которая называлась в 73-ем уже году, C1-Molecule Chemistry. СО химия – это углеродные молекулы. Т.е. из угля можно было получить одноуглеродную молекулу – это монооксид углерода СО, который всем знаком как угарный газ. Но в паре СО и водород, так называемый синтез-газ. Из синтез-газа можно получить высококачественный бензин, включая авиационный бензин. Мало того, синтез-газ используется, конечно, в получении целого набора самых различных химических соединений. В частности метиловый спирт. На метиловом спирте можно построить всю химию в принципе.
Всеволод Твердислов:
Так где поднялась наука в 73-м году: на Западе, в Европе или у нас?
Эдуард Караханов:
И в Европе, и на Западе, и у нас. Наука одноуглеродной молекулы целый ряд блестящих наших уже ученых советских, которые принимали активное участие в разработке разных процессов. Что интересно, вы знаете, нефтью богаты в основном страны неразвитые. Соответственно, это Ближний Восток, это Южная Америка, Венесуэла, Африка. А уголь распространен повсеместно. Но уголь нельзя было использовать с экологической точки зрения. Вы помните знаменитые Лондонские туманы в свое время? Сейчас почти в Лондоне не бывает таких туманов.
Всеволод Твердислов:
Я помню еще ночные туманы, смоги в Берлине, когда этот бурый уголь, брикеты жгли в печках.
Эдуард Караханов:
Совершенно верно. Но теперь, конечно, из угля в основном получают вот этот монооксид углерода и водород. И этот синтез-газ, уже здесь наука высокая, конечно, используют для получения самых разнообразных продуктов.
Всеволод Твердислов:
Эдуард Аветисович, как мы смотримся в мировой нефтехимии? Потому что об этом, как правило, мало говорят у нас. А изнутри взгляд каков?
Эдуард Караханов:
Неважно смотримся в мировой нефтехимии, потому что мы в основном экспортируем нефть (сырую нефть) и очень небольшое количество перерабатывается у нас. А если сравнить с ведущими зарубежными компаниями или странами – там ситуация абсолютно другая, обратная ситуация. Мы смотримся неважно. Вот потребление нефтепродуктов, допустим, полимеров и прочего на душу населения у нас в стране и в США или в Европе (в Западной Европе) – примерно на порядок у нас ниже. И мы все это закупаем. Когда все это можно было бы делать у нас. Китай выглядит лучше нас. Вы знаете, недавно была принята стратегия развития нефтехимического комплекса до там 20 какого-то года.
Всеволод Твердислов:
У нас в стране?
Эдуард Караханов:
У нас в стране ставится задача повысить долю нефти, которая идет на нефтехимию.
Всеволод Твердислов:
Чем опасно плохое использование, плохие переработки нефти и плохие бензины, чем они опасны?
Эдуард Караханов:
Диоксид углерода, что это парниковый газ. Здесь можно спорить.
Всеволод Твердислов:
СО2 попросту.
Эдуард Караханов:
СО2. Это первое, бесспорно. С другой стороны, если взять просто нефть и уголь (не важно), кроме углерода и водорода там содержатся другие элементы, в частности сера – очень вредный элемент. Выбросы диоксида серы, ряд других, выбросы углеводорода в легкие – все это, конечно, ухудшает окружающую среду.
Всеволод Твердислов:
Скажите, ведь какая-то ароматика летит и от нефтеперерабатывающей промышленности. Она часто очень связана, даже ничтожное количество и концентрация, с онкологическими заболеваниями.
Эдуард Караханов:
Совершенно верно, бензол. Бензол – простейшая ароматическая структура, шестичленное кольцо. Замечательное химическое соединение, с которого можно тоже очень многое получить. Но что касается бензола, то сейчас принимаются стандарты, например, Евростандарты бензина. В бензине Евростандарта-5 должно содержаться бензола не более 1%. А если говорить о выхлопах, вы знаете, что больше всего засоряет воздух в Москве? Знаете? Автомобильный транспорт.
Всеволод Твердислов:
Это, конечно.
Эдуард Караханов:
Автомобильный транспорт. Конечно, теперь вот машины очень модные стали, они даже сжигают угарный газ в выхлопной трубе до СО2. Хотя что такое диоксид углерода? Его выбросы колоссальны. Это ж великолепный углеродсодержащий агент – это сырье, это альтернативное сырье. И мы как раз ведем работы по так называемой фиксации углекислого газа СО2. Из СО2 получать те же ценные продукты нефтехимии.
Всеволод Твердислов:
Эдуард Аветисович, я хотел бы поблагодарить вас за нашу беседу и надеюсь, что она будет продолжена. Спасибо.
Эдуард Караханов:
Спасибо.
