Внедрение инноваций открывает перед Казахстаном уникальный шанс не только кратно увеличить рентабельность добычи угля, но и свести к минимуму экологические риски, превратив отрасль в зеленую. О путях трансформации традиционного сырья в высокотехнологичные продукты мы ведем обстоятельный разговор с признанным авторитетом в этой области — директором ТОО «Институт химии угля и технологии», доктором химических наук, академиком КазНАЕН Болатом Ермагамбетом.
— Болат Толеуханович, несмотря на глобальную повестку декарбонизации, уголь остается непоколебимым фундаментом отечественной энергетики, генерируя около 70 процентов всего электричества. Промышленное потребление в 115,3 миллиона тонн в год — цифра колоссальная. Однако очевидно, что эпоха простого сжигания уходит в прошлое. Насколько широк сегодня горизонт возможностей для получения принципиально иной продукции из казахстанских недр?
— Нужно осознать масштаб нашего природного капитала. Казахстан прочно удерживает восьмую строчку в мировом рейтинге по подтвержденным запасам, располагая ресурсами в 150-160 миллиардов тонн, что составляет внушительные четыре процента от глобального объема. Ключевой нюанс заключается в том, что 62 процента наших залежей представлены бурыми углями. Для классической энергетики они считаются трудными, но для современной углехимии это идеальный, почти безупречный субстрат.
Сегодня научный инструментарий позволяет рассматривать уголь не как дрова, а как сложную полимерную матрицу, способную стать основой для производства более чем 300 видов ликвидных товарных продуктов. Через сложные термохимические и термокаталитические циклы мы синтезируем газ, который служит «сырьем для сырья». Из него производятся метанол, олефины, этиленгликоль и синтетическое жидкое топливо. Это фактически фундамент для целой экосистемы производств от композитных материалов и полиэтилена до высокотехнологичных электродов и углеродного волокна, критически важных для современного машиностроения и энергетики. Если мы придадим углехимии статус полноценного национального проекта, страна сможет поставлять на внешние рынки не дешевое ископаемое сырье, а интеллектуалоемкие товары с колоссальной наценкой.
— Какие сегменты глубокой переработки уже интегрированы в реальный сектор экономики Казахстана?
— Традиционно сильные позиции у нас занимает коксохимия. На базе углей марок «К» и «КЖ» Карагандинского бассейна стабильно производится кокс, без которого черная металлургия немыслима. Другой успешный пример — Шубаркольское месторождение, где ежегодно выпускается около 600 тысяч тонн полукокса из угля марки «Д», востребованного при выплавке ферросплавов. Кроме того, в последние годы мы дали старт производству удобрений из майкубенского сырья для нужд аграрного сектора. Однако, положа руку на сердце, следует признать: это лишь верхушка айсберга. Потенциал реализации гораздо масштабнее.
— Если анализировать глобальную карту инноваций, кто сегодня выступает в роли главного технологического идеолога углехимии? Какие векторы — CTL-технологии (синтетическое горючее) или глубокая газификация — выглядят наиболее многообещающими?
— Бесспорным мировым локомотивом здесь является Китайская Народная Республика. КНР продемонстрировала феноменальный успех, сумев интегрировать углехимические кластеры с экологической повесткой и возобновляемыми источниками энергии. Методом глубокой газификации китайские коллеги получают свыше 80 наименований химической продукции. Масштабы поражают: это и 5 миллиардов кубометров синтетического заменителя природного газа, и работа мощнейших энергоустановок на 5 ГВт. Более того, они внедрили практичные решения, используя городские сточные воды для генерации водорода, необходимого в процессе газификации. Это и есть воплощение концепции зеленой углехимии, к которой нам нужно стремиться.
— То есть фундаментальным трендом современности стал переход к экологически выверенным методам сжигания и низкоуглеродным циклам в самом углехимическом производстве?
— Безусловно. Математика здесь суровая: полная утилизация одной тонны угля традиционным способом высвобождает в атмосферу 1,9 тонны углекислого газа, не говоря уже о накоплении золошлаков. Мировая инженерная мысль уже родила десятки технологий безопасного сжигания, которые, хоть и требуют существенных капиталовложений на старте, в долгосрочной перспективе спасают климат. Сейчас наука сфокусирована на рентабельности. Мы ищем способы превращения самого CO₂ в полезные продукты — карбамид, карбогуматы, аммиачные комплексы. Это не просто фильтрация выбросов, это их монетизация.
Вектор развития углехимии сегодня направлен в сторону переработки углекислого газа в пластмассы, удобрения и синтетическое топливо. Активно тестируются биоуглеродные технологии и синергия с ВИЭ. Важно понимать: даже при глобальном энергопереходе углеводороды остаются кровью промышленности. Углехимия — это тот самый баланс, который позволяет сохранить экономическую устойчивость, не жертвуя экологией. В том же Китае в промышленном масштабе работают три ключевых сценария: уголь — газ (CTG), уголь — жидкое топливо (CTL) и уголь — олефины (CTO). Для Казахстана углехимия может стать не просто альтернативой нефтехимии, а настоящим спасательным кругом для целых регионов.
Замена прямого сжигания угля на горючий газ или водоугольную суспензию — это насущная необходимость переходного периода. Газодефицит в тяжелой индустрии и растущие потребности населения Карагандинской, Павлодарской и Абайской областей — мощнейшие стимулы для развития отрасли. И, конечно, это даст колоссальный импульс наукоемким секторам — производству наноматериалов и добыче редкоземельных элементов.
— В стенах вашего института идет работа над материалами, которые называют «будущим». Как далеко вы продвинулись по пути от лабораторных пробирок к промышленным цехам?
— Наши ученые уже совершили прорыв, получив из угля углеродные нанотрубки и графены. Это прямая дорога к производству натрий-ионных батарей, суперконденсаторов и топливных элементов нового поколения. Емкость этого рынка поражает воображение: сегмент углеродных нанокомпозитов оценивается в 20 миллиардов долларов, а рынок сорбентов и гуматов — еще в 12 миллиардов.
Другой амбициозный фронт — извлечение редких и редкоземельных металлов из угольной золы. Зольные остатки экибастузских и каражирских углей — это буквально «вторая руда», содержащая литий, ванадий, галлий и титан. Цифры говорят сами за себя: извлечение металлов из отвалов значительно рентабельнее традиционной добычи. Например, переработка двух тысяч тонн зольного концентрата позволяет получить 100 килограммов галлия. При мировой цене в 1200 долларов за килограмм и себестоимости производства в 120 долларов такой проект окупается всего за два года.
— Казахстанские месторождения сильно разнятся по составу. Какое сырье лучше всего коррелирует с конкретными технологическими запросами?
— Каждый бассейн обладает своим неповторимым «генетическим кодом». Карагандинский уголь — это незаменимый металлургический кокс. Майкубенские марки Б1 и Б2 идеальны для синтез-газа. Шубаркольский уголь марки «Д» — это наше истинное «золото»: благодаря минимальной зольности (всего 3-7 процентов) и высокому содержанию витринита он легче всего поддается ожижению. Торгайский же уголь по своей структуре настолько близок к нефти, что при добавлении водорода он буквально превращается в жидкую фазу. Однако я подчеркиваю: строительство любого завода должно предваряться глубочайшим петрографическим анализом каждого пласта. Здесь нет места случайным решениям.
— Органическое земледелие сегодня в тренде. Почему отечественные гуминовые препараты и удобрения из угля до сих пор не вытеснили зарубежную агрохимию?
— Потенциал здесь поистине неисчерпаем. Наши испытания подтверждают: препарат «Казуглегумус» увеличивает урожайность пшеницы на 30-40 процентов. Но мы упираемся в невидимую стену: отсутствие отлаженных механизмов массового внедрения и определенную инертность крупных агрохолдингов. Чтобы инновация пошла в поле, необходима жесткая и последовательная государственная воля.
— Углехимия традиционно считается отраслью с высоким входным «билетом». О каком порядке цифр мы говорим, если рассматривать строительство завода под ключ?
— Безусловно, это капиталоемкая история. Даже линия по производству полукокса — это инвестиции в десятки миллионов долларов. Если же мы замахиваемся на полноценный комплекс газификации мощностью 5-6 миллионов тонн в год, цена вопроса может составить от сотен миллионов до двух миллиардов долларов. Но дьявол, как говорится, в деталях, а именно в маржинальности. Продукты глубокого передела (метанол, аммиак) стоят в 25-30 раз дороже, чем исходная тонна угля. Такие проекты окупаются в срок от трех до семи лет, а совокупная экономическая выгода для страны оценивается экспертами в фантастические 25-30 миллиардов долларов.
— Способен ли отечественный бизнес потянуть такие расходы?
— На мой взгляд, частный капитал в стране пока недостаточно консолидирован для столь масштабных свершений. Локомотивом должен выступить национальный холдинг в тесной связке с недропользователями и крупными международными игроками. Роль государства здесь критична: необходимо обеспечить работающие механизмы ГЧП и гарантированные оффтек-контракты.
— Располагает ли ваш институт готовыми решениями, которые можно масштабировать прямо сейчас?
— Мы создали мощную базу: научно-производственный цех и четыре специализированные лаборатории. В нашем портфеле есть уникальная технология подземного пиролиза — извлечение энергии без подъема угля на поверхность. Мы успешно испытали ее на разрезе «Богатырь». Но парадокс в том, что угольные гиганты пока не проявляют должной заинтересованности в инновациях, а у науки нет собственных ресурсов для создания полноценных заводов.
Путь от пробирки до индустриального гиганта занимает 3-4 года. Мы обязаны пройти всю цепочку от исследования 100 граммов образца до пилотной установки на 30 килограммов в час и опытно-промышленной линии на 300 килограммов.
Выпадение любого звена делает проект нежизнеспособным. Я глубоко убежден: если мы дадим углехимии статус национального проекта, Казахстан сможет занять достойное место в мировой технологической элите.
Фото автора