Учёные МГУ: Азовское море может стать важным источником альтернативной энергии

Азовское море. Фото: Владимир Бочковский, участник фотоконкурса РГО "Самая красивая страна"
Азовское море. Фото: Владимир Бочковский, участник фотоконкурса РГО "Самая красивая страна"

Биогаз, полученный из акватории Азовского моря, в ближайшие годы может стать важным альтернативным и возобновляемым источником энергии. К такому выводу пришли учёные географического и химического факультетов МГУ и их коллеги из Приазовского государственного технического университета (Украина). Исследователи изучают илы Азовского моря и вопросы образования из них биогаза уже более 10 лет.

Биогаз — топливо, которое появляется в результате разложения органических веществ. В Азовском море под воздействием анаэробных бактерий происходит процесс биологического разложения органических илов, что сопровождается выделением биогаза. Процессу разложения ила благоприятствуют природные условия: мелководность, хорошая прогреваемость воды, низкая солёность и, как следствие, бурное размножение фитопланктона. 

fig4.jpg

Опытная установка по сбору биогаза в воде. Фото предоставлено пресс-службой географического факультета МГУ
Опытная установка по сбору биогаза в воде. Фото предоставлено пресс-службой географического факультета МГУ

Благодаря фильтрации через водную толщу, образующийся газ очищается от вредных примесей — сероводорода и других газов. Исследователи установили, что при отборе газа с поверхности воды в тех районах акватории, где море глубже одного метра, содержание метана превышает 90%. При этом содержание углекислого газа составляет менее 10%, а сероводород практически полностью отсутствует. 

"Таким образом, происходит естественная очистка и концентрирование биометана при прохождении через морскую воду. По предварительным оценкам, вся акватория Азовского моря может выделять около 100 млрд куб. метров метана в год", — рассказал ведущий научный сотрудник географического факультета МГУ Владимир Мысливец.

Несколько лет нерешённым оставался вопрос сбора и использования биогаза как источника энергии. В 2019 году географы и химики МГУ значительно продвинулись в решении этой задачи. На Азовской научно-исследовательской станции (АНИС) учёные разработали принципиальную схему гелиобиоэлектростанции. В ней на входе поступает солнечный свет, который повышает биопродуктивность фитопланктона. Продукты жизнедеятельности фитопланктона перерабатываются микроорганизмами в метан, который затем сжигается для получения электрической энергии.

Учёные уверены, что при достаточных инвестициях проект добычи природного биогаза в акватории Азовского моря может быть рентабельным. Добыча в этом регионе обусловлена развитой инфраструктурой потребления газа, что позволит получать прибыль без дополнительных издержек на транспортировку. 

fig5.jpg

Испытание модели фитореактора (вид снаружи). Фото предоставлено пресс-службой географического факультета МГУ
Испытание модели фитореактора (вид снаружи). Фото предоставлено пресс-службой географического факультета МГУ

Для строительства гелиобиоэлектростанции и включения биогаза из илистых отложений Азовского моря в альтернативный энергобаланс требуется не менее 10 млн руб. на первом этапе с перспективой дальнейшего масштабирования морской биометановой технологии. Эта технология существенно удешевляет получение метана в сравнении с традиционными биогазовыми установками (метантенками) и приближает стоимость биометана к природному газу на месте его получения.

Таким образом, при наличии инвестиций в проект уже в 2020 году учёные могут создать постоянно действующую морскую платформу по переработке донного ила и макрофитовых водорослей в биометан. Вне зависимости от того, будут инвестиции или нет, в текущем году исследователи соберут водоросли с пляжей и продолжат изучение процессов заиливания Азовского моря.

"Что касается биогаза в Азовском море, учёные свою работу в основном сделали. Теперь дело за бизнесом. Надо рискнуть и создать опытную установку, — уверен Владимир Мысливец. — Нужны технические головы и руки, но знакомые с морем. Погода, волнение, утилизация биогаза — возникнет масса технических вопросов. Но тогда и стоимость газа точнее определится, и районы добычи обрисуются. Дело стоит того, чтобы им заняться"

Азовское море является самым мелководным морем в мире. Его максимальная глубина составляет 14 м, средняя глубина — около 6 м. Это самое континентальное море планеты. Оно обменивается водами только с Чёрным морем через Керченский пролив, что объясняет низкую солёность воды — в среднем около 11,5 промилле. Такие физико-химические условия вызывают бурное размножение фитопланктона ("цветение воды"), которое ежегодно наблюдается в Азовском море, являясь основным поставщиком органического вещества в донные осадки.