.jpg)
Ученые из Университета Кюсю и исследовательского центра ENEOS Xplora разработали необычный способ получать "синий" водород непосредственно в недрах нефтяных месторождений за счет остаточной нефти, которая обычно считается нерентабельной для добычи. Вместо того, чтобы поднимать это сырье на поверхность и затем перерабатывать его на сложных установках, ученые предложили перенести часть процессов под землю и совместить их с уже известными технологиями повышения нефтеотдачи.
В основе данной концепции лежит внутрипластовое горение, дополненное новым элементом. После завершения мероприятий по увеличению нефтеотдачи в пласт закачиваются наночастицы оксида никеля (NiO) и гидроксида кальция (Ca(OH)2). Затем туда подается кислород, чтобы поджечь часть оставшейся нефти. Выделяющееся тепло служит источником высокой температуры, при которой нефть газифицируется и разлагается с образованием метана и других легких газов, а затем вступает в реакцию с водяным паром, образуя водород.
В лабораторных экспериментах ученые воспроизводили условия подземного пласта, нагревая смесь песка, нефти, воды и минералов в реакторе до температур от 400 до 800 oC. Оксид никеля при нагреве выделял кислород, что усиливало горение и повышало температуру системы. Одновременно образующийся металлический никель начинал работать как катализатор, ускоряя реакции паровой конверсии углеводородов и метана в водород. Такой эффект повышал выход H2, но сопровождался ростом образования CO2.
Гидроксид кальция действовал иначе. Он не только способствовал паровой конверсии, но и химически связывал образующийся углекислый газ, превращая его в твердый карбонат кальция, который оставался в порах породы. В экспериментах с добавлением Ca(OH)2 доля водорода в газовой смеси достигала 42%, что примерно на 9% выше, чем без минеральной добавки, при одновременном снижении концентрации CO2. Таким образом, этот минерал одновременно повышал производство водорода и связывал углерод двумя атомами кислорода прямо в пласте.
Ученые также доказали, что при температуре около 800 oC до 70% энергетического потенциала исходной нефти удается преобразовать в водород и метан. Использование Ca(OH)2 при этом заметно снижает углеродный след получаемого газа, что позволяет отнести такой продукт к категории "синего" водорода.
В дальнейшем ученые предлагают перейти от лабораторных испытаний к экспериментам в кернах. Это необходимо, чтобы оценить, как минеральные частицы распределяются в реальной породе, не ухудшают ли они проницаемость пласта, насколько стабильно протекают реакции при пластовых давлениях и реальных потоках флюидов. Отдельной задачей остается подбор минимально необходимого количества Ca(OH)2 и NiO, поскольку стоимость наночастиц пока остается одним из ключевых факторов, ограничивающих практическое применение предложенной технологии.
