Архивы Открытие условий для синтеза сложных углеводородных систем - Проект «Россия. 1000 поводов для гордости»

социальный Проект

Открытие условий для синтеза сложных углеводородных систем

Открытие учеными Университета нефти и газа имени Губкина условий для синтеза сложных углеводородных систем стало прорывом в мировой геологии. 

Наши химики одними из первых на планете стали исследовать вопрос наличия глубинного углеводородного цикла, который позволяет открыть новые свойства углерода и создавать с его помощью новые вещества. Они провели серию уникальных экспериментов, главным выводом которых стало предположение, что нефть и газ могут образовываться небиологическим путем и при определенных критериях стать возобновляемым источником энергии. В результате серии опытов в 2020 году российские эксперты обнаружили наличие подобных условий на глубине более чем 200 километров под землей.

С помощью открытия наших ученых можно будет изучать природу образования нефтяных месторождений, создавать новые химические реакции, прогнозировать наиболее точный пик ископаемости природных ресурсов. Исследование условий для синтеза сложных углеводородных систем станет отправной точкой для важнейших научных изысканий в разных странах мира.

Как ученые начали синтезировать сложные углеводородные системы

Наши химики одними из первых на планете стали исследовать вопрос наличия глубинного углеводородного цикла, который позволяет открыть новые свойства углерода и создавать с его помощью новые вещества
Наши химики одними из первых на планете стали исследовать вопрос наличия глубинного углеводородного цикла, который позволяет открыть новые свойства углерода и создавать с его помощью новые вещества. Фото: wikimedia.org\이미지 – 이미지 CC BY-SA 2.0

Углеводородная система представляет собой комплекс сложных физико-химических процессов, происходящих в недрах Земли и позволяющих отслеживать процесс глубинного цикла углеводородов. В практическом значении изучение данной сферы геологии и химии может привести к открытию совершенно новых областей в научном знании. Кроме того, синтез сложных углеводородных систем имеет огромное значение в нефте- и газодобывающей промышленности.

ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ
Углерод является универсальным веществом. Из него можно создавать самые необычные материалы, будь то углеродные нанотрубки высокой прочности или фуллерены (компактные пятиугольники правильной формы, состоящие из атомов углерода).

Исследование углеводородной системы Земли напрямую связано с изучением нефти, ее происхождения и возможностью просчитать количество природных ископаемых, а следовательно и найти решение вопроса «что мы будем делать, когда запасы нефти истощатся?» Еще в XX столетии ученые всего мира заговорили об альтернативном способе происхождения нефти. Первопроходцами в этой гипотезе были советские исследователи во главе с Николаем Кудрявцевым. Согласно его исследованиям нефть имеет неорганическое образование, а она появляется путем химических реакций, происходящих в глубинных слоях земной коры. До Кудрявцева о происхождении нефти из углерода и водорода заявлял Дмитрий Менделеев. Великий химик разработал так называемую карбидную теорию возникновение этих природных запасов.

ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ
Теория глубинного нефтеобразования в мировой практике получила название абиогенного происхождения нефти. На опыт наших ученых в изучении этого вопроса особенно опирались специалисты из США, в частности американский астроном Томас Голд, который с начала 1980-х годов публиковал работы о возникновения нефти из метана.  

Томас Голд
Томас Голд. Фото: wikipedia.org Fair use

Одной из важных проблем, решение которой пытаются найти ученые всего мира, изучая альтернативные способы происхождения нефти, заключается в исчерпаемости ресурсов. Теория об углеводородных системах позволяет научно просчитывать варианты развития событий, при которых запасы природных ресурсов будут минимальными. Существует мнение, что если нефть образуется неорганическим путем, то это происходит быстрее, чем люди ее потребляют, поэтому можно отодвинуть пик ископаемости нефти на значительное время.

Для современных ученых изучение углеводородных систем представляет собой важное значение. Одними из первых в мире исследовать искусственный синтез создания сложных углеводородных систем стали исследователи из России.

В 2020 году группа ученых представила доклад в Российскую академию наук, в рамках которого они рассказали об условиях, при которых получается изучить влияние углеводородов на железосодержащие минералы при глубине более 50 километров. Это был новый шаг в изучении углеводородной системы, ведь в отличие от абиогенного происхождения нефти вопрос поведения углеводородов при субдукции, то есть погружения блоков земной коры под другие, малоосвещен.

Для выявления показателей нашими учеными был проведен ряд экспериментов. Для этого они использовали алмазные наковальни, лазерные нагреватели, слэбы (особый спил дерева, который сохраняет природные черты и форму — прим.)  и сами химические вещества, которые подвергались сильному нагреву. Всего было проведено три серии опытов. В первом случае ученые проверяли состав углеводородной системы на глубине до 50 километров с помощью рамановской спектроскопии. Во втором эксперименте исследователи взяли смесь предельных углеводородов и особого стекла, обогащенного железом. На этот раз они погружали слэб на глубину до 290 километров, чтобы посмотреть, какие продукты и на какой глубине будут появляться. В третьем случае российские специалисты изучили реакцию карбида железа с водой при термобарических условиях. То, что воссоздали наши ученые, соответствовало глубине в 150 километров.

С помощью открытия наших ученых можно будет изучать природу образования нефтяных месторождений, создавать новые химические реакции, прогнозировать наиболее точный пик ископаемости природных ресурсов
С помощью открытия наших ученых можно будет изучать природу образования нефтяных месторождений, создавать новые химические реакции, прогнозировать наиболее точный пик ископаемости природных ресурсов. Фото: wikimedia.org\Nefronus CC0

ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ
Для того, чтобы сопоставить лабораторные исследования с реальными условиями, ученые обратились к детальному изучению Уральского глубинного разлома. Это геологическая расщелина, протяженностью в две тысячи километров, разделяющая две крупные геологические структуры — Уралтауский мегантиклинорий и Магнитогорский прогиб. Здесь в большом количестве присутствуют ультрабазиты, на которые ученые делали упор при воссоздании условий для синтеза сложных углеводородных систем. 

По итогу российским специалистам удалось предположить факт наличия глубинного углеводородного цикла. Благодаря нашим ученым у исследователей всего мира появился пример экспериментальных работ, направленных на изучение свойств глубинных веществ. Это стало фундаментальным шагом в освоении современных геологических и химических теорий, которые со временем будут развиваться во всем мире.

Исследования российских ученых стали подтверждением небиологической теории возникновения нефти и газа. Химики делают еще более смелые предположения, заявляя о том, что при определенных условиях запас нефти или газа может возобновляться.

Популярные вопросы

Вопрос: Когда появилась теория абиогенного происхождения нефти?

Ответ: В 1950-е годы в СССР.

Вопрос: Какие существуют гипотезы о происхождении нефти, кроме абиогенной?

Ответ: Самая распространенная теория органического нефтеобразования.