Сера: из отходов в материал будущего
В мире ежегодно производится почти 80 миллионов тонн серы. Именно производится, потому что на долю добываемой самородной или вулканической серы приходится лишь малая часть. Основными же источниками этого ярко-жёлтого вещества служат газ и нефть.
Сера в нефти и уж тем более в газе находится не в виде простого вещества, а в форме химических соединений, преимущественно сероводорода и различных сераорганических веществ — меркаптанов. Сероводорода в газе может быть очень много — например, на Астраханском газоконденсатном месторождении на него может приходиться примерно четверть от добываемого объёма углеводородного сырья.
Появление серы в природном газе и нефти связано с двумя процессами. Во-первых, углеводороды под землёй могут вступать в химические реакции с различными серосодержащими минералами, «вытягивая» из них этот элемент и накапливая его в форме сероводорода и других соединений. Во-вторых, часть серы может иметь биологическое происхождение — в живых организмах присутствует определённое количество серы (например, в человеческом организме её содержится порядка сотни граммов), которая входит как элемент в молекулы некоторых аминокислот. Поэтому раз уж в древних органических отложениях было немного серы, то и в нефти или газе её присутствие нисколько не удивляет. Однако сера в ископаемых углеводородах доставляет куда больше хлопот, чем приносит пользы.
Сероводород не только чрезвычайно зловонный, но и очень ядовитый газ. К тому же он вызывает коррозию в стальных трубопроводах, поэтому никто в здравом уме не будет закачивать в магистральный газопровод газ, не очищенный от избытка сероводорода. Ещё один важный момент — если углеводороды или продукты их переработки содержат много серы, то при их сжигании вся сера превращается в диоксид серы, тоже совсем не полезное вещество. Это касается как природного газа, так и нефти, в которой сера присутствует преимущественно в форме меркаптанов, а не сероводорода. Бензин, мазут, дизельное, судовое или печное топливо — вся сера, содержащаяся в этих продуктах нефтепереработки, в конечном счёте превратится в диоксид и попадёт в атмо-сферу. Поэтому чем меньше в углеводородных продуктах будет серы, тем лучше.
Для этого газ и продукты переработки нефти очищают от сернистых соединений, выделяя их и превращая в обычную серу. В одной только нашей стране при очистке газа и нефтепродуктов ежегодно производится около 7 миллионов тонн серы. Бóльшая её часть идёт на производство серной кислоты, бóльшая часть которой, в свою очередь, идёт на производство сельскохозяйственных удобрений. Проблема заключается в том, что не очищать газ и нефтепродукты от серы нельзя, а использовать всю серу не получается — её просто некуда девать в таких количествах. В результате она хранится под открытым небом в виде самых настоящих серных гор высотой до двух десятков метров. А с учётом того, что в мире разрабатывается всё больше высокосернистых месторождений, вопрос, что делать с серой, не сходит с повестки дня уже не одно десятилетие.