В качестве источника этого мощного прорыва послужит то, что ещё совсем недавно было головной болью экологов и энергетиков всего мира - золоотвалы [хранилища золы и шлаков - прим. ред.] теплостанций и теплоцентралей.
Как известно, при сгорании 1 кг угля выделяется ~ 30 МДж энергии (см. таблицу), таким образом, для получения 1 МВт (а это 1 МДж в секунду) электроэнергии, то есть с учётом всех потерь,
в том числе и на технологические операции по добыче и транспортировке топлива, его требуется примерно 0.08-0.15 кг ежесекундно.
В более привычных терминах, блок-миллионник (мощностью 1 млн. киловатт) за час сожжёт никак не меньше 300 тонн, в сутки - 7-8 тыс., а в год - 2.5-3 млн. тонн.
Сейчас установленная мощность только крупных украинских ТЭС и ТЭЦ - более 30 ГВт, соответственно, потребность в угле для них - 8-10 млн. тонн в год, что, в свою очередь, означает образование не менее 2-2.5 млн. тонн золы и шлаков в год.
На самом деле это минимальные цифры, в реальности их следует увеличить на 50, а то и 100%.
Миллионы(!) тонн отходов ежегодно (по самым скромным оценкам, в золо- и шлакохранилищах украинских электростанций сосредоточено уже более четверти миллиарда тонн отходов), которые мало того, что занимают сотни тысяч гектаров земли, но вдобавок представляют и серьёзнейшую экологическую проблему. И ситуация год от года только ухудшается...
Но, как это бывает, внезапно оказалось, что тот, кто нам мешает, может неожиданно стать лучшим помощником!
Всё дело - в той уникальной технологии, которая была разработана украинскими учёными-теплотехниками и которую до сих пор не смогли воспроизвести нигде в мире.
Теоретический предел, которого может достигать температура при сжигании угля, составляет порядка 2 300 °С. В топках электростанций обычно поддерживается температура не более 1 400-1 600 °С - это обусловлено как особенностями технологического процесса, так и ограничениями, накладываемыми конструкционными материалами.
Естественно, чем это значение выше, тем выше КПД. Поэтому борьба идёт буквально за каждый градус, который, с учётом масштабов, даёт экономию нескольких тысяч тонн угля в год.
Так вот, ещё в 30-е годы специалистами одного из украинских НИИ были разработаны методические рекомендации, выполнение которых гарантировало достижение температуры топочного факела в 1 900 - 1950 °С, что, как сейчас выяснилось, дало дополнительный и очень приятный бонус.
Уголь вообще-то имеет весьма сложный химический состав, и при его сжигании компоненты не только окисляются (что, собственно, и есть горение), но и в ступают в реакцию друг с другом. Основное, конечно же, углерод, в основном представленный изотопом 12C, но кроме него, там есть в заметных количествах (до 1.5%) и другой, 13С, способный образовывать, за счёт "лишнего" нейтрона в ядре, очень интересное соединение - борид углерода C₄В. Разумеется, с бором, который тоже входит в состав углей, при их сжигании.
В отличии от карбида бора - B₄C - борид углерода, имея тот же самый тип кристаллической решётки и химический состав, достигает твёрдости по шкале Мооса в 13.5 единиц, что на треть больше, чем у алмаза (у карбида бора, тоже очень твёрдого вещества, аналогичный показатель 9.3) !
Изюминка в том, что борид образуется при температуре ровно в 1922 °С, а именно такое её значение и наличествует в топках украинских угольных электростанций.
Уникальным материалом, способным обеспечить прорыв не только в металлообработке, но и, например, в полупроводниковой промышленности, за счёт открывающейся возможности обеспечения ультратонких (1-2 нанометра, при сегодняшних рекордных 10-12) резов пластин со сформированными структурами, заинтересовались уже несколько мировых гигантов.
В их числе - германское отделение знаменитой фирмы Де Бирс (De Beers), международной корпорации, которая занимается добычей, обработкой и продажей природных алмазов, а также производством синтетических алмазов для промышленных целей, Der Nationale Konzern Solide Steine GmbH, выразившее готовность приобрести пробную партию в 50 000 тонн золы, в которой, предположительно, содержится до 1% борида. Этого количества хватит, чтобы заменить 2- 2.5 млрд. карат алмазов, при потребности мирового рынка в 5-7 млрд. карат.
Считается, что за годы и десятилетия работы электростанций боридабыло наработано не менее 2 млн. тонн, что, в случае успеха эксперимента, автоматически навсегда делает Украину мировым лидером и монополистом по поставкам элитных абразивных материалов.
При себестоимости одного карата борида в 0.404 грн., его продажная цена, даже при условии существенного падения из-за перенасыщения рынка, окажется никак не ниже $2, что гарантирует $200 млрд. прибыли ежегодно при переработке всего 2.5-3 млн. тонн золы.
Таким образом, при существующих запасах золы (а они ещё и ежегодно пополняются) Украине обеспечено от 100 до 200 лет процветания, что является мощным сигналом для тех, кто понимает.
