Природный газ – история использования органического топлива

Само понятие «газ» (от греч. «хаос» — сияющее пространство) возникло в XVII в. благодаря голландскому химику Я. Б. ван Гельмонту (1580—1644). Ученому удалось разложить воздух на две части: одна из них поддерживала горение, а другая нет. Но поскольку обе они заполняли все доступное пространство без особого изменения своих свойств, чем и отличались от жидкостей и твердых тел, Гельмонт назвал их газами.

В широкий же научный обиход слово «газ» ввел А. Лавуазье (1743―1794), доказав, что углекислый газ (диоксид углерода) — это соединение кислорода с «углем» (углеродом), а вода — соединение кислорода с водородом.

Впрочем, с природным горючим газом (смесью газов, которые образуются в земных недрах путем бескислородного разложения органических веществ) человечество сталкивалось с древнейших времен. Выходя под давлением по трещинам из-под земли, газы нередко воспламенялись, потому люди дали им название «вечные огни». Такие природные факелы были широко распространены в Месопотамии, Иране, у подножий Кавказского хребта, в Северной Америке, Индии, Китае, на Малайских островах и считались священными. Люди поклонялись им, как божеству, и строили рядом храмы.

Первенство в открытии свойств горючего газа принадлежит зороастрийцам, которые издревле почитали естественные факелы на месте стихийных выходов газа на поверхность. Наибольшее количество подобных явлений наблюдалось в Иране и Азербайджане. Вплоть до позапрошлого века над участками долин, горящими ярким пламенем, возводились святилища и проводились религиозные обряды. Одно из таких мест — Атешгях, что значит «дом огня», «место огня», — находится в 30 км от центра Баку, на юго-восточной окраине селения Сураханы Апшеронского полуострова.

Кроме того, существует предание, что примерно за 1000 лет до н. э. один пастух, выпасавший коз у горы Парнас, которая возвышается над греческим городом Дельфы, увидел вырывавшийся из расщелины огонь. Испугавшись, пастух побежал в деревню и рассказал о случившемся, но когда вернулся к скале с отрядом воинов, то обнаружил, что огонь погас. Так родилась легенда о том, что бог солнца Аполлон убил огнедышащего дракона Пифона, охранявшего вход в пещеру, где человек мог узнать будущее. Греки возвели на том месте храм Аполлона, и в нем поселилась предсказательница Пифия.

Первое упоминание об использовании «голубого золота» для приготовления еды относится к I в. н. э., когда персидский царь приказал построить дворцовую кухню аккурат на месте выхода газа. Впервые в истории уголь и древесина были заменены летучим топливом, однако вскоре оказалось, что такое использование газа слишком расточительно, ведь перекрыть подожженный единожды природный источник невозможно.

Уже в Средние века путешественник Марко Поло (1254—1324) отмечал в своих записках, что в некоторых районах Китая природный газ применялся для отопления и освещения. Пару столетий спустя путешественник Энгельберт Кемпфер стал свидетелем того, как жители Апшеронского полуострова используют горючий газ для обжига известняков и приготовления пищи. Более широкое практическое применение этого полезного ископаемого началось лишь в середине XVIII в., хотя для освещения люди все еще использовали светильный газ, получаемый при переработке угля, а для отопления — тот же уголь или нефть.

В 1790-х французский инженер путей сообщения Филипп Лебон начал опыты по получению светильного газа посредством сухой перегонки древесины. Однажды он «бросил горсть древесных опилок в стоявший на огне стеклянный сосуд. Из сосуда поднялся густой дым и, вспыхнув, дал прекрасное яркое пламя». 30 ноября 1799 г. Лебон предложил правительству Франции свой газовый аппарат — «термолампу», которая вырабатывала горючий газ путем сухой перегонки дереваи распределяла свет и тепло по всем комнатам. Власти не прониклись этой идеей, но изобретатель не отчаялся и устроил презентацию в собственном доме — зажег во дворе и саду 1000 газовых рожков-фонарей. В 1801 г. его посетили русские князья В. Долгоруков и Д. Голицын с предложением переехать в Россию, но Лебон отказался. Через три года он умер, а подмастерья газовых дел разбрелись по всей Европе.

В 1813 г. в Англии под управлением Самуила Клэге был построен завод по производству искусственного газа из каменного угля для освещения улиц. Вслед за англичанами газовое освещение ввели и немцы, а французы, как ни странно, начали использовать его только в 1819 г., когда искусственным газом были освещены центральные улицы Парижа и зал Музыкальной академии при дворе Людовика XVIII.

Природный газ начал занимать весомое место в мировой энергетике лишь с развитием автопромышленности, коммунальных отопительных систем и нефтепереработки. В 1813 г. химик Гемфри Дэви провел анализ рудничного газа и сделал вывод, что он представляет собой смесь метана CH4 с небольшим количеством азота N2 и углекислого газа СО2, то есть по составу такой газ аналогичен болотному. Позже было открыто, что в состав газа могут входить тяжелые углеводороды (этан, пропан и бутан), а также водород, сероводород, гелий и т. д.

В 1910 г. автолюбитель из американского города Питтсбург обратил внимание на то, что купленный им бензин очень быстро испаряется, и сразу же отправился к знакомому химику Уолтеру Снеллингу, дабы выяснить, в чем причина. Исследовав топливо, Снеллинг обнаружил, что в него входит смесь пропана, бутана и других углеводородных газов, а через несколько лет сконструировал установку деления бензина на жидкие и газообразные составляющие. Первое авто на сжиженном углеводородном газе было испытано в 1913 г., а чуть позже Снеллинг продал патент на пропан за $50 000. К середине ХХ в. люди поняли, что газ можно использовать не только в качестве топлива, но и для варки стекла, закалки металла, опалки тканей, отопления помещений, и началась активная добыча этого полезного ископаемого.

Природный газ находится под землей под давлением, во много раз превышающим атмосферное, и, как только скважина, пробуренная специальной буровой установкой, достигает пласта, на поверхность вырывается мощный газовый поток. Чтобы буровая установка не повредилась и не случилось самовозгорания, поток перекрывают специальными стальными задвижками, после чего под отрегулированным давлением направляют в трубопроводы. Продвигаясь по трубопроводу и преодолевая силу трения, газ теряет потенциальную силу, поэтому на его пути устанавливаются компрессорные станции, которые дожимают его до нужного давления и охлаждают. Поскольку чистый природный газ не пахнет, для определения утечки в него добавляют вещества с резким неприятным запахом (гнилой капусты, прелого сена, тухлых яиц).

В экологическом отношении природный газ является самым чистым видом органического топлива: при его сгорании образуется значительно меньшее количество вредных веществ по сравнению с другими видами горючего. Однако в целом люди сжигают огромное количество разного топлива, что ведет к увеличению содержания углекислого газа в атмосфере и парниковому эффекту. В связи с этим в 1997 г. был подписан Киотский протокол по ограничению парникового эффекта, и к 26 марта 2009 г. его ратифицировала 181 страна мира.