Торф на болотах

Горючее над трясиной.

С давних времен человек считал болота — бесполезной и, более того, вредной частью суши (да и суши ли?). Не случайно в сказках болота населены всякой нечистью. Лишь в последнее время люди стали относиться к болотам иначе, поняв, что нет худа без добра, что как регулятор стока рек и как хранилища пресной воды, болота не только нужны — необходимы! Подобно губке впитывают они воду во время разлива рек, а потом в засушливое время отдают ее рекам, полям, атмосфере. И кроме того, болота — традиционное место жительства многих видов растений и животных, в том числе промыслового пушного зверя — ондатры, нутрии, выдры.

Еще недавно болота стремились осушать, «поелику возможно», когда силы, средства и техника позволяли это сделать. Теперь сложилось двоякое отношение к ним. С одной стороны, человек продолжает отвоевывать у болот занятые ими территории, а с другой, стремится сохранить необходимый минимум болот. Кое-где даже созданы неприкосновенные болотные заповедники, организован международный орган по охране и изучению болот.

Главное богатство болот — торф, самое молодое горючее ископаемое. Образование торфяников происходит и на наших глазах — из отмирающих ныне растений, в результате сложных биохимических превращений, в которых не последнюю роль играют микроорганизмы. Быстрее всего разлагаются те растения и части растений, которые не содержат неприемлемых для бактерий веществ. В частности, очень быстро идет распад листьев ольхи и березы—деревьев, которые чаще других растут на болоте. Правда, сфагновые мхи — извечные обитатели болот — содержат антибиотики и разлагаются медленно. Но все же и они постепенно превращаются в торф.

Сфагновый торф подразделяют на молодой и старый. Молодой залегает близко к поверхности, не глубже трех метров, и в нем невооруженным глазом можно увидеть разветвленные нити бывшего мха. В качестве топлива такой торф мало пригоден. Зато старый сфагновый торф обладает самой большой теплотворной способностью среди всех видов торфа. При сжигании килограмма такого торфа выделяется до 26000 кДж теплоты.

В процессе разложения отмершего мха (под слоем воды) происходит глубокое изменение не только его внешнего вида, но и химического состава. Кислород, входящий в состав белковых и других сложных органических молекул, расходуется на окисление этих же веществ. Этот процесс, так называемое самоокисление, или внутреннее окисление, сопровождается разрушением сложных биомолекул, вплоть до образования газа, например метана, который часто называют болотным газом. Кто бывал на болоте, наверное наблюдал, как со дна поднимаются пузырьки газа, а густая грязь иногда ухает и шепчет, надуваясь и выплескивая газовый пузырек. Одновременно с отщеплением газообразных продуктов разложения происходит отложение богатых углеродом веществ, которые, уплотняясь, образуют пласты торфа. В среднем за год слой торфа на болоте подрастает примерно на миллиметр...

Самый старый торф, вероятно, все-таки моложе самого молодого угля. В торфе обязательно сохраняются — в большем или меньшем количестве — не разложившиеся молекулы целлюлозы. В молодом торфе ее количество нередко превышает 10%. Некоторые специалисты видят перспективу широкого использования торфа в целлюлозно-бумажной промышленности — взамен живой древесины...

К вопросам практического использования торфа, мы, кажется, подошли явно не с той стороны: о будущем заговорили раньше, чем о прошлом. Повернем вспять.

Не следует думать, что с торфом человек познакомился позже чем с другими видами горючих ископаемых.

Еще у Плиния Старшего в «Естественной истории» упоминается о древних народах, которые «копали черную землю, высушивали ее на солнце и сжигали для согревания тела и приготовления пищи».

Сохранилось написанное в XII в. ходатайство одного женского монастыря епископу утрехтскому о дозволении резать торф на топливо. Торф упоминается во многих документах XIII— XIV вв., а в 1658 г. в Гронингене был напечатан «Торфяной трактат» (“Tractatus de torfis”) — первая книга, посвященная технологии добычи торфа. Автором этого труда был профессор Мартин Шоок. Больше всего торфа в то время добывали и использовали, по-видимому, в Голландии.

В наши дни по запасам, добыче и использованию торфа первое место в мире занимает Россия. В нашей стране сосредоточено более двух третей мировых торфяных запасов. На втором и третьем местах в почтительном отдалении идут Ирландия и Финляндия.

В современной энергетике роль торфа — незначительна. На то есть серьезные причины. Главные из них — неоднородность торфа, непостоянство его состава и сравнительно невысокая теплота сгорания: не больше 26000 кДж на килограмм. Это меньше, чем даже у бурого угля. Однако в первые годы Советской власти роль самого молодого горючего ископаемого была весьма значительна. Известно, например, что в 1920 г. железнодорожное управление имело 30 торфяных хозяйств с 168 торфяными агрегатами, на которых было добыто 130000 тонн воздушно-сухого торфа. Правда, к концу 20-х годов в паровозных топках торф уже почти не сжигали.

Первая в России электростанция, работающая на торфе, была построена еще до революции, в 1912—1914 гг., в 70 километрах от Москвы на болоте Госьбужье. Самая известная из электростанций, работающих на торфе — Шатурская ГРЭС, сооружена по плану ГОЭЛРО в 1923 —1925 гг. Она работает на торфе и сейчас. В плане ГОЭЛРО подобным электростанциям отводилось довольно большое место. На Чернораменском болоте недалеко от Нижнего Новгорода в 1922—1926 гг. была построена торфяная НиГРЭС. «Торфяные» электростанции (разной мощности) давали энергию предприятиям Петербурга, Брянска, Ярославля и других городов.

В обеспечении этих станций горючим первостепенную роль сыграл изобретенный инженером Р. Э. Классоном дешевый и производительный метод добычи торфа с помощью воды. В документах того времени этот способ называли одним словом «Гидроторф». Что интересно, суть открытия Классон увидел во сне. Это еще раз подтверждает сообщения с сайта my-rasskazhem.ru о важности значений сновидений, но вернемся к сути. Правительство проявило максимальную заинтересованность в судьбах «Гидроторфа», ибо этот метод позволял быстро и без больших затрат обеспечить энергетическим сырьем центр России.

Суть изобретения Р. Э. Классона достаточно проста. Струя воды из гидромонитора взрезала торфяной пласт и измельчала горючее: насосы качали пульпу...

В наши дни подобными методами пользуются при добыче песка и гравия, каменного угля, марганцевых руд и золота. Но с торфом было сложнее: торф с водой образовывал стойкую взвесь, которую нужно было разделить быстро и полно.

Поначалу это никак не удавалось — отсюда недоверие к «Гидроторфу» со стороны некоторых специалистов. Но к концу лета 1921 г. профессор Г. Л. Стадников закончил исследование свойств такой взвеси и предложил доступный и дешевый коагулянт — осадитель торфа. Веществом, разрешившим самый больной вопрос в истории «Гидроторфа», оказался слабый (и уже поэтому дешевый) коллоидный раствор окиси железа.

Сейчас «Гидроторф» уже история. Его вытеснил более современный способ добычи торфа — фрезерный. Но можно с уверенностью сказать: это изобретение оправдало труд и энергию, затраченные на его скорейшее внедрение.

В последние годы роль торфа в энергетике не выросла, даже уменьшилась. Но энергетический кризис середины семидесятых годов и значительное подорожание нефти заставили по-новому взглянуть на торф — один из самых непопулярных источников тепловой энергии. Недавно появились сообщения о вновь всколыхнувшемся интересе к торфу. Например, правительство Финляндии решило увеличить добычу торфа в 12 раз!

Но не только как источник энергии интересен для нас торф. Он — традиционное и в наших условиях очень доступное органическое удобрение. Несколько лет назад петербургские ученые предложили оригинальный способ обогащения торфа азотом (которого, как известно, в торфе немного). Из торфяных брикетов изготовили поглотители газов, выбрасываемых в атмосферу предприятиями азотной промышленности. Печально известные «рыжие хвосты» окислов азота еще и сейчас можно наблюдать над некоторыми промышленными центрами. Используя против них торфяные поглотители, одновременно решали две задачи — природоохранительную и агрохимическую — и решали их достаточно эффективно.

Впрочем, торф это не только горючее и не только удобрение. При сухой перегонке торфа, подобной по условиям и аппаратурному оформлению сухой перегонке дерева и угля, получается так называемый первичный деготь. И в немалых количествах — 5,9% от массы сухого торфа. При переработке этого дегтя методом перегонки (иногда ей предшествует выделение восков, доля которых в дегте от 3 до 8%) прежде всего отбирают три фракции масел. Фракция, отобранная при 200 ± 25 °С, служит сырьем для получения крезолов. Следующая фракция с температурой кипения от 225 до 300 °С используется для получения антисептиков и ядохимикатов. Наконец, самую высококипящую масляную фракцию (300—360 °С) применяют для консервирования древесины.

Перерабатывают, получая фенол, парафин и другие органические соединения, и кубовой остаток, образующийся при перегонке первичного дегтя. Но и этим не исчерпываются возможности физико-химической переработки самого молодого горючего ископаемого.

Обрабатывая щелочами молодой, энергетически самый неинтересный торф, можно из него выделить гуминовые кислоты — эффективные стимуляторы роста растений. А еще из торфа можно получать фурфурол, щавелевую и уксусную кислоты, этиловый спирт, некоторые лекарственные препараты, эффективные, в частности, при лечении некоторых глазных болезней. Кроме того, «торфяными» лекарствами лечат экзему и ожоги.

Несколько лет назад японские химики разработали способ получения сахароподобных веществ из волокнистых остатков торфа. Химиков это, в общем-то мало удивило: в волокнистых остатках торфа есть целлюлоза. Именно ее использовали как сырье в знаменитых некогда работах по получению сахара из опилок и других отходов переработки древесины. Сейчас пользоваться этим способом производства сахара нет нужды. Вспомнить о нем заставило сообщение о получении сахаров из торфа, которому придали слегка сенсационный оттенок. Но сенсации не было. Самое интересное в работе японских химиков — то, что из торфа они получали в основном пентозы — моносахариды с пятью атомами углерода в молекуле, играющие особую роль в некоторых биохимических реакциях...

Там, где торфа много, его используют и без переработки для разных сельскохозяйственных и строительных целей. Самое привлекательное свойство торфа как компонента строительных материалов— отличные звукоизоляционные характеристики.

Разумеется, торф, предназначенный для строительства, предварительно пропитывают специальными растворами, чтобы придать ему огнестойкость.

Еще десять лет назад перспективы использования торфа в металлургии рисовались обычно весьма и весьма мрачными красками.

Это понятно: попытки получить из торфа металлургический кокс и полукокс предпринимали не раз, но слишком неэкономичным получался этот кокс, да и механические его свойства были хуже, чем у угольного. Словом, овчинка не стоила выделки. Сейчас положение, кажется, начинает меняться к лучшему.

До тех пор, пока в торфе видели лишь заменитель других более ценных видов топлива и обращались с ним как с суррогатом (или как с этими топливами), успех не приходил, да и не мог прийти. К каждому веществу нужен свой подход. Это подтвердили, в частности, специалисты института «Гипроторфоразведка», которые предложили готовить брикеты из рудного концентрата и торфа. При соотношении компонентов 7:3 брикеты получаются достаточно прочными. Их загружают в печь с расплавленным шлаком. Погружаясь в расплав, брикеты постепенно оплавляются и сгорают. В это время идет восстановление металла и плавка. Торфорудные брикеты оказались отличным сырьем для получения губчатого железа. По-видимому, возможности торфа в металлургии не так малы, как казалось в недалеком прошлом...

В старых изданиях энциклопедий торфу уделено скромное место. Но можно предполагать, что в подобных изданиях будущего, лет так, скажем, через 50, необходимый минимум информации о торфе должен значительно вырасти. Даже если считать, что энергетическая роль нынешних горючих ископаемых тогда сведется к нулю, источниками химического сырья они останутся и поэтому будут нужны людям не меньше, чем сейчас.

Нам трудно представить, что когда-нибудь будут исчерпаны газовые запасы Западной Сибири, хотя исключать такой вариант— неразумно. Но даже если это и случится, все равно Западная Сибирь останется одним из интереснейших сырьевых регионов планеты. Ибо запасы торфа здесь больше, чем во всем остальном мире, включая Европейскую часть России. Запасы эти — нетронутые и практически неисчерпаемые.