статью doc. 96,5 kb

Х.О.Хошдурдыев,
кандидат химических наук
«Природа проста и не
роскошествует излишними
причинами вещей»
И.Ньютон
Глобальная энергетика – откуда она берется или новая
теория образования горючих ископаемых и принцип
нескончаемости энергетических ресурсов Земли
Введение
Практически вся энергетика, используемая человечеством, приходится
на долю горючих ископаемых и без них сегодняшний уровень человеческой
цивилизации трудно представить. Нефть же среди них занимает центральное
место ввиду ее особо ценных качеств. Для некоторых стран она просто
жизненная необходимость и в значительной мере является основой
государственной политики. Среди полезных ископаемых нет ни одного
продукта, который мог бы сравниться по своей значимости с нефтью. За год
в мире потребляется огромное количество энергии, эквивалентной в
энергетическом эффекте использованию более 11 млрд тонн нефти. Основная
доля источников энергии приходится на нефть, уголь и натуральный газ,
составляющие около 87% всех расходуемых энергоресурсов. Причем первое
место продолжает сохранять нефть, на которую приходится более 1/3 всего
мирового энергобаланса [1]. Однако, несмотря на это, концептуального
научного фундамента, на котором можно было бы построить теорию,
объясняющей происхождение нефти в Земной коре, хорошо согласующейся с
наукой, практикой и логикой в настоящее время отсутствует. Поэтому
разработка научной теории для этой области науки является весьма
актуальной научной задачей, имеющей также большую практическую
ценность.
"Зная, как и где происходит образование нефти и газа, как
происходит их миграция, можно более уверенно решать вопросы
поисков и разведки нефтяных и газовых месторождений, оценки их
запасов и перспектив нефтегазоносности изучаемых территорий" [2].
Теорий, пытающихся объяснить образование нефти десятки и их
история начинается практически со времен начала использования
человечеством горючих ископаемых. Все известные неорганические
гипотезы и теории подробно изложены, проанализированы и даны
соответствующие оценки их несостоятельности в работе [3] и поэтому
повторить ранее проделанную работу нет смысла. Несостоятельность же
органических теорий доказана в работе профессора Н.А.Кудрявцева [4]. И
еще: помимо всех других недостатков, и органические, и неорганические
теории несостоятельны в объяснении нижеследующих явлений, имеющих
непосредственное отношение к данной проблеме:
1. Быстрое образование нефти. В Природе обнаруживается
относительно быстрое появление природного смолоподобного продукта,
вытекающий из расщелин скал и гор - мумиё (горный бальзам), которое
образуется за 1-2 года (а не миллионы геологических лет!) в горной породе,
обычно на скалах, где отсутствует и органические остатки, и высокие
температуры (рис.1).
Согласно рассказам охотников и работников горных заповедников, мумиё
образуется, как говорится, буквально "на глазах": оно появляется вдруг максимум через 1-2 года в тех местах, где его не было совсем. В некоторых
случаях оно просачивается из скалы гор, как показано на снимке (1) или на
скале начинает просматриваться черное пятно, которое со временем
становится все темнее и темнее. Если это место для человека доступное, это
место разбивается при помощи соответствующего инструмента или
выстреливается из охотничьего ружья и горная порода с мумиё отбирается и
далее оно извлекается из камня кипячением в воде. В случае же его
просачивания, естественно, оно просто соскабливается и собирается в
посуду. Визуально и на ощупь мумиё напоминает нефтяной битум мягкой
консистенции.
Рис.1 Этот снимок снят в горах Койтендаг (Туркменистан) в 2009 году. На нем видно
просачивание мумие (фактически густая сырая нефть) из горной породы.
Использование мумиё в народной медицине насчитывает свыше 2
тысяч лет - однако механизм его образования неизвестен до сих пор.
2. Повторное образование нефти. На снимке ниже показана скважина, в
местном наречии называемая «Нобелевской скважиной», которая пробурена
около 1850-го года компанией «Братья Нобель» на полуострове Челекен на
Каспийском побережье (Туркменистан).
Из этой скважины в свое время была выкачана вся имеющаяся под нею нефть
и далее после полной эксплуатации ее законсервировали, а устье
забетонировали из-за того, что из скважины впоследствии стала течь смесь
воды и нефти, которая загрязняла окружающую среду. Однако, несмотря на
все попытки остановить приток нефти с водой, по сегодняшний день из этой
и других вокруг
скважин, нефть постоянно прибывает на земную
поверхность (рис.2).
Рис.2 Этот снимок снят на острове Челекен и на нем видна скважина, пробуренная
ориентировочно в середине 19 века. В настоящее время, несмотря на консервацию и
бетонирование устья, из нее под большим давлением проницает в наружу нефть.
О повторном образовании нефти интересна также нижеприведенная
информация: "На ряде нефтяных скважин запасы нефти неожиданным
образом стали восстанавливаться. Один из первых таких парадоксов был
обнаружен в месторождении нефти в Терско-Сунженском районе,
неподалеку от Грозного. Первые скважины здесь пробурили еще в 1893 году,
в местах естественных нефтепроявлений. В 1895 году одна из скважин с
глубины 140 м дала грандиозный фонтан нефти. Через 12 дней
фонтанирования рухнули стенки нефтяного амбара и поток нефти затопил
вышки рядом расположенных скважин. Лишь спустя три года фонтан
удалось укротить, затем он иссяк и от фонтанного способа добычи нефти
перешли к насосному. К началу Великой Отечественной войны все скважины
сильно обводнились, и некоторые из них законсервировали.
После наступления мира добычу восстановили, и, к всеобщему
удивлению, почти все высокообводненные скважины начали давать
безводную нефть! Непонятным образом скважины получили "второе
дыхание". Спустя еще полвека ситуация повторилась. К началу чеченских
войн скважины снова были сильно обводнены, существенно снизились их
дебиты, и во время войн они не эксплуатировались. Когда же добыча была
возобновлена, дебиты значительно возросли. Причем первые мелкие
скважины стали через затрубное пространство снова высачивать нефть на
земную поверхность. Сторонники биогенной теории находились в
недоумении, тогда как "неорганики" легко объясняли этот парадокс тем,
что в данном месте нефть имеет неорганическое происхождение. Нечто
похожее произошло и на одном из крупнейших в мире Ромашкинском
нефтяном месторождении, которое разрабатывается уже более 60 лет.
По оценкам татарских геологов, из скважин месторождения можно было
извлечь 710 млн. т нефти. Однако на сегодняшний день здесь уже добыли
почти 3 млрд. тонн нефти! Классические законы геологии нефти и газа не
могут объяснить наблюдаемые факты. Некоторые скважины как будто
пульсировали: падение дебитов вдруг сменялось их долговременным ростом.
Пульсирующий ритм был отмечен и у многих других скважин на
территории бывшего СССР [5].
3. Существование углеводородов в некоторых планетах солнечной
системы, где нет даже никаких признаков жизни. Например, метан СН4
обнаружен на Нептуне, Плутоне, Уране, Сатурне, а на Юпитере кроме него
обнаружены этан С2Н6 и даже ацетилен С2Н2 [6]. Кстати, на Юпитере
имеется также магнитное поле [6], что является показателем наличия
электрического тока в планете и, как следствие углеводороды и какая связь
между ними будет ясно из текста, изложенного ниже.
4. Преобладающая расположенность нефтяных и газовых
месторождений вдоль нарушенных и трещиноватых зон земной коры,
параллельно крупным орогеническим и вулканическим дислокациям.
5. Практическое постоянство концентраций кислорода и
углекислого газа в атмосфере при неуклонно увеличивающемся
потреблении горючих ископаемых и соответственно кислорода при
постоянстве (или даже уменьшении) растительного покрова Земли,
неиссякаемость запасов горючих ископаемых и другие.
Начнем с постановки задачи.
1. Постановка задачи
Для того, чтобы любая теория в области естествознания - в
особенности имеющая отношение к вопросам энергии и энергетики - имела
шанс на существование, она должна быть не только в противоречии с
фундаментальными законами естествознания и логики, но должна быть в
полном согласии с ними. Одним из таких законов является первый закон
термодинамики или по другому называемый «Закон сохранения энергии»,
смысл которого заключается в том, что энергию невозможно ни создать, ни
уничтожить – она переходит из одного вида в другой. Это положение мы
возьмем в качестве фундамента, на которой попытаемся построить теорию
образования нефти и далее и всех других горючих ископаемых.
Итак, нефть является энергетическим материалом или по-другому
заключает в себе энергию. Если у неё энергия, то естественно возникает
вопрос – откуда она взяла эту энергию или, выражаясь языком
термодинамики – какой вид энергии превратился в энергию нефти? Этот
вопрос будет генеральной линией, в соответствии с которой будет проведен
поиск путей разработки теории образования нефти.
2. Теория образования нефти
Задачу создания новой теории образования углеводородов
сформулируем в виде решения обратной задачи полного горения
углеводородов в присутствии кислорода (почему именно так - будет ясно из
дальнейшего изложения).
Самым простым представителем их является метан - СН4. Напишем
химическое уравнение его полного горения в присутствии кислорода:
8е0 0
0
+4 -2
+1
-2
СН4 + 2О2 = СО 2 + 2Н2О
(1)
На символах элементов цифрами указаны их соответствующие степени
окисления.
Как видно из уравнения (1), соответствующая ему реакция является
окислительно-восстановительной - каждая молекула метана, отдавая в
совокупности 8 электронов двум молекулам кислорода, превращается в одну
молекулу углекислого газа и две молекулы воды. Возникает естественный
вопрос - нельзя ли получить исходные продукты реакции (1) СН4 +2О2, если
в смесь конечных продуктов (СО2 + 2Н2О) передать 8 электронов? Другими
словами - возможно ли реакцию (1) осуществить в обратном направлении?
4еСО2 + 2Н2О + 8е- = СН4 + 2О2 + 8е-
(2)
4еПроисхождение химических процессов по уравнению (2) означает
обратимость уравнения (1). Это означает обратимость процессов,
описываемых этими уравнениями, что находится в полном согласии с
Законом обратимости, являющегося фундаментальным законом Природы и
принципиальным выводом из линейной неравновесной термодинамики [7],
основы которой разработаны туркменским ученым, профессором
М.Мамедовым.
Возникает
второй
естественный
вопрос
имеются
ли
экспериментальные данные - как основные критерии истины - относительно
электровосстановления карбонатных соединений до низших степеней
окисления углерода? Да - эти процессы успешно протекают в реакторахэлектролизерах [8]. Кроме того, при восстановлении окиси углерода на
катоде образуются смесь углеводородов - метан, этан, этилен - по реакции:
СО + Н2О + е- → СН4 + С2Н6 + С2Н4 + ОНили при восстановлении двуокиси углерода - муравьиная кислота:
СО2 + Н2О + е- → НСООН + ОНПричем, процессы восстановления химических веществ, в том числе
углерода, происходят как на постоянном, так и на переменном электрическом
токе [9].
Итак, промежуточные выводы:
1. И теоретическая и экспериментальная база предлагаемой
электрохимической теории образования нефти достаточно прочная.
2. При проведении электрического тока через окисленные формы
углерода они восстанавливаются до менее окисленных форм, иногда
полностью - до углеводородов.
Для проведения электровосстановления карбонатных соединений в
электролизерах
необходимы
следующие
условия:
наличие
электропроводящей среды; - наличие электрического тока; - наличие
карбонатного материала для электровосстановления.
Если мы покажем, что в Земной коре существуют те же или близкие
условия для вышеуказанного процесса, как и в электролизерах, то это даст
нам право допустить идею о происхождении аналогичных процессов и в
Земной коре.
Общеизвестно, что Земля электропроводна и электрический ток в ней
возникает как благодаря воздействию потока солнечной плазмы (так
называемого "Солнечного ветра") на магнитосферу, возмущения в которой и
приводит к Земному электричеству - потоку заряженных частиц в Земле электронов, ионов - в направлениях, соответствующих законам
электромагнетизма [10,11], так и возможного термотока, направленного из
очень горячего центра Земли (5 000 0С) [6] на всю поверхность Земли.
Наличие постоянно существующего магнитного поля Земли [6] прямое доказательство существования постоянного электрического тока в
ней. Так как термоток является по своей природе током постоянным, то поле,
создаваемое им тоже должно быть постоянным. Если постоянное магнитное
поле Земли составляет 99% всего магнитного поля Земли, то логически
получается, что в Земле действует в основном постоянный ток и он должен
быть вызван высокой температурой центра Земли, хотя классическая
геоэлектрика причину Земных токов относит к возмущению магнитосферы
Земли "Солнечным ветром" [10] .
Наличие же карбонатных материалов в Земле не вызывает сомнений - в
состав практически всех горных пород, как правило, входят известняки,
доломиты и другие карбонаты. В данной работе под карбонатами
подразумевается все минеральные, а также в той или иной степени
окисленные соединения углерода.
Итак, указано на наличие в Земной коре всех условий
электровосстановления карбонатов - она электропроводна, в ней течет
электрический ток и там же имеется большое количество карбонатных
минералов.
Известно [3], что наибольшее число нефтяных месторождений
расположены на границах тектонических плит, которые отделяются друг от
друга пространствами, заполненной жидкой магмой, внешним проявлением
которой являются вулканы, гейзеры, грязевые вулканы, источники горячих
или теплых вод. Другими словами, это участки на земной поверхности, в
которых обнаруживается наибольший поток тепла из Земных недр.
Согласно принципам линейной неравновесной термодинамики, если
существует хотя бы один поток в каком-то направлении, то существуют все
другие потоки. Нас в данном случае интересует теоретическая возможность
потока электричества из центра Земли к ее поверхности. Последние
достижения термодинамической теории, точнее, «Принцип тотальности
потоков», являющийся одним из выводов линейной неравновесной
термодинамики, разработка которой, как выше об этом упомянуто, связана с
именем профессора М.Мамедова, также подтверждает теоретическую
возможность термотока.
Из этих соображений становится ясной причина преимущественного
расположения нефтяных месторождений на границах геологических
"тектонических" плит - естественно, что при прочих равных условиях, где
наибольший поток тепла и соответственно электричества, тем больше нефти
и газа.
Итак, вся вышеприведенная информация приводит к такому
логическому выводу: нефть образуется в недрах Земли благодаря
прохождения через карбонаты и воду земных электрических токов.
Другими словами, под воздействием земных электрических токов,
создаваемых высокой температурой Земных недр, происходит переход
неорганических карбонатов в органические, по другому называемых
«горючими ископаемыми».
3. Основные уравнения углеводородобразования
Для большей наглядности, рассмотрим полный цикл образования,
сгорания с получением энергии на земной поверхности и поглощения
продуктов сгорания (CO2) Землей для метана, который является самым
простым углеводородом - по тому пути, который предлагается в данной
теории:
-E = 8e- (1)
CaCO3 + 7H2O + 8е- = СН4 + Ca(OH)2 + 8ОН- (2)
8OH- = 4H2O + 2O2 + 8e- (3)
СН4 + 2O2 = CO2 + 2H2O - E (4)
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O (5)
Прокомментируем уравнения (1-5).
Уравнение (1) означает, что тепло Земли, которое по сути является
разновидностью энергии, которую обозначаем через -E, дает по Земле поток
электронов е- или просто ток (-Е ввиду того, что энергия выносится из
системы). Далее этот поток электронов, пройдя через карбонат кальция и
воду (2), восстанавливает карбонатный углерод и водород воды с
образованием метана, гидроокиси кальция и гидроксильной группы.
Гидроксильные группы передаются по «эстафетным реакциям» через
дренажную оболочку Земли и через океаны выносятся на поверхность Земли
в виде кислорода и воды, предварительно подвергаясь реакции
рекомбинации, при этом электрон возвращается также в исходную точку (3).
Образованный метан в виде природного газа выносится на поверхность
Земли и используется как энергию (4) и при этом выделяется та
первоначальная энергия E, которая, по сути, является тепло Земли,
преобразованное в термоток и далее метан в виде энергии химических связей
в молекуле метана. При этом также образуются углекислый газ и вода. Далее
образованная вода включается в общий круговорот воды в Природе, а
углекислый газ через водные поверхности и дренажную оболочку Земли в
конечном итоге попадает в то место в Земле, откуда его извлекли в виде
метана. Естественно, при этом он будет моментально схвачен гидроокисью
кальция с образованием карбоната кальция. Причем, уравнения (1), (2), (3), а
также (5) описывают процессы, происходящие в недрах Земли, а процесс,
описываемый уравнением (4) происходит на поверхности Земли.
Таким образом, наше «путешествие» по уравнениям (1-5) привело нас к
исходному уравнению (1), на основании вполне естественно полагать, что мы
имеем дело с циклическим процессом.
Уравнения (1-5) дают точный материальный баланс, что является
дополнительным аргументом в пользу предлагаемой теории.
Описанные уравнениями (1-5) процессы для метана, как частный
случай из множества вариантов процессов образования горючих ископаемых,
можно изобразить нижеследующими уравнениями (6-10) для всех горючих
ископаемых:
-Е = (4n+m)e- (6)
nCaCO3 + (3n+m)H2O + (4n+m)e- = CnHm + nCa(OH)2 + (4n+m)OH- (7)
(4n+m)OH- = (4n+m)/2 H2O + (4n+m)/4 O2 + (4n+m) e- (8)
CnHm + (n+m/4) O2 = nCO2 + (m/2) H2O -E (9)
nCO2 + nCa(OH)2 = nCaCO3 + nH2O (10)
Таким образом, вышеуказанные процессы, описываемые уравнениями
(6-10) можно представить в виде циклического процесса, как указано ниже.
Так как этот цикл описывает образование и использование всех обычных
горючих ископаемых и ввиду того, что они составляют основу практически
всей (около 90%) энергетики, используемой человечеством, то логично
назвать его «Глобальным энергетическим циклом».
4.Глобальный энергетический цикл
(РИСУНОК)
Буквы n и m в индексах и коэффициентах имеют одинаковые значения.
Естественно полагать, что коэффициенты n и m являются функциями от
параметров, характеризующих условия происхождения процесса.
Так как электрический ток проходит везде в Земле, то он будет
проходить через те небольшие (2-3%) органические остатки,
восстанавливая их окисленные участки до углеводородных форм и
поэтому наличие в составе нефти соединений биологической природы
является вполне естественным.
Не исключено, что угол также образуется по вышеуказанной схеме при
большом дефиците или в отсутствие воды в зоне электровосстановления.
Таким образом, данная теория образования нефти, суть которой
заключается в том, что нефть и другие горючие ископаемые образуются в
недрах Земли путем электровосстановления неорганических карбонатов
в “органические карбонаты”, (по-другому называемые горючими
ископаемыми) земными токами (термоток), образуемых высокой
температурой центра Земли, отвечает на все вопросы, которые были
поставлены во введении.
Кроме того, данная теория, с одной стороны, прогнозирует выделение
кислорода из Земных недр, с другой – поглощение углекислого газа Землей,
причем оба эти процессы к фотосинтетическому процессу никакого
отношения не имеет.
Но имеет ли место выделение кислорода из Земли?
Да, этот процесс имеет место в природе. Обратим внимание на
следующую информацию.
«Известно, что основным поставщиком кислорода в атмосферу
является не растительность, а мировой океан» [12,13]. Вполне естествен
вопрос – а в океан он откуда поступает? Дело в том, что как видно из
картины и из уравнений выше, в качестве продукта реакции
электровосстановления карбонатов образуется гидроксильная группа,
представляющая собой заряженную химическую частицу. Она, как и
протон Н+, обладает свойством передаваться по водной цепочке на
огромные расстояния благодаря так называемым «эстафетным
реакциям» [14] по дренажной оболочке Земли [15,16] по схеме:
ОН- + Н-О-Н → Н-О-Н + ОН- ; ОН- + Н-О-Н → Н-О-Н + ОНи так далее, пока гидроксильные группы дойдут до водной поверхности, где
и произойдет их разрядка с образованием кислорода по известной схеме:
8ОН- = 4Н2О + 2О2  + 8е(5)
и в конечном итоге кислород попадет в атмосферу, понятно, через водные же
поверхности.
Имеет ли место факт поглощения углекислого газа Землей? Да,
имеется. Обратимся к фактам.
«Пруды и прочие маленькие пресноводные водоемы поглощают углерод
из атмосферы в гораздо больших количествах, чем это принято считать.
Джон Даунинг и его коллеги из Университета Айовы продемонстрировали
это
на примере небольших «фермерских экосистем». Они пришли к
выводу, что, во-первых, на возделываемых землях США небольшие пруды
поглощают в 20-50 раз больше атомов углерода, чем посаженные на той
же площади деревья. А, во-вторых, в соотношении поглощение – площадь,
пруды значительно обгоняют большие озера.
По оценкам ученых, в мире около 300 миллионов природных прудов и
озер, суммарной площадью около 4,2 миллиона км2, что в два раза больше
приводимых ранее чисел. Более 90% этих водоемов площадью меньше
гектара. По мнению Даунинга, вклад прудов и озер в кругооборот углерода
не меньше, чем у океанов со всеми их водорослями» [17].
Естественно, что растворенный в воде углекислый газ также двигается
в недры Земли по дренажной оболочке Земли и в конце концов попадает в то
место, откуда его извлекли в виде горючих ископаемых
Приуроченность углеводородных месторождений и землетрясений к
границам геологических (также называемых «тектонических») плит, в
соответствии с положениями данной теории образования нефти, наводит на
мысль, что возможно землетрясения происходят в тех случаях, когда
вынос кислорода из зоны электровосстановления затруднен или
невозможен из-за различного характера факторов – ввиду образования
«гремучей смеси», представляющей собой смесь кислорода с горючим.
Логично допускать, что ломка тектонических плит происходят
благодаря этим взрывам.
Обобщая все вышеприведенное можно констатировать, что данная
теория претендует на теоретическое установление существования ряда
неизвестных ранее явлений Природы – наличие термотока в Земле из-за
высокой температуры ее центра, образование горючих ископаемых
посредством прохождения земных токов через карбонаты и воду, а также
известных ранее явлений Природы, таких как поступление основного объема
кислорода в атмосферу через океаны, поглощение углекислого газа Землей и
новая точка зрения на землетрясения.
Итак, если в основном не спадет тепло Земли и будет светить Солнценефть, газ, угол будут всегда! Это основной вывод из предлагаемой теории. В
связи с этим понятие "невозобновляемые источники энергии", к которым до
сих пор отнесли углеводороды, теряет смысл, так как они, как показано,
возобновляются. Причем, по логике вещей получается, что и повторное
образование углеводородов и угля будут происходить в основном в одних и
тех же географических координатах, где они образовались до сих пор и
продолжают образоваться и сегодня.
Литература
1. Тенденции мировой энергетики. www.rcb.ru
2. Губкин И.М. Учение о нефти. М, ОНТИ, 1932, с. 361.
3. Калинко М.К. Неорганическое происхождение нефти в свете современных
данных. М., "Недра", 1968.
4. Кудрявцев Н.А. Нефть-абиогенна. «Природа», М., «Наука», 1971, № 3,
стр.70-72.
5. Корзинов Н. Нефть: живая и мертвая. Откуда взялось черное золото?
6. Большая Энциклопедия Кирилла и Мефодия. Электронный вариант. 2007.
7. Мамедов М.М., Мамедов Н.М. Закон обратимости стационарных
неравновесных процессов - фундаментальный закон Природы, вытекающий
из второго начала термодинамики. Естественные и технические науки. М.,
Изд. "Спутник +", 2008 г., № 2, с. 18-19.
8. Интенсификация электрохимических процессов. Москва, "Наука" 1988, с.
149.
9. Шульгин Л.П. Электрохимические процессы на переменном токе. "Наука"
Ленинградское отделение, Ленинград, 1974. с.16-29.
10. Краев А.П. Основы геоэлектрики. Ленинград, "Недра", 1965.
11. Баласанян С.Ю. Динамическая геоэлектрика. Новосибирск, "Наука", 1990.
12. Поставщик кислорода – мировой океан. www.astronet.ru www.okeanavt.ru
13. Кислород из Земных глубин. www.rust.su
14. Хайретдинов И.А. Введение в электрогеохимию. Москва, «Наука», 1980.
15. Вернадский В.И., 1954-1960. Избранные сочинения, тт.1-5. М.,
Издательство АН СССР.
16. Григорьев С.М. Роль воды в образовании Земной коры (Дренажная
оболочка Земной коры). М., «Недра», 1971.
17.Пруды поглощают углерод. Газета («Нейтральный Туркменистан»,
04.06.2008 г. стр.3) со ссылкой на Интернет-сайт «Известия науки».
www.gazeta.ru