Газообразное золото XXI века: как добывают деньги из воздуха

Воздушные компоненты можно разделить на две группы. Первая — азот, кислород и аргон — занимают 99,9% воздушного объема. На вторую группу приходится лишь оставшаяся десятая доля процента. Это редчайшие вещества — неон, криптон и ксенон.

В атмосфере все эти газы перемешаны, как ингредиенты в коктейле. Чтобы получить каждый из них в чистом виде, транспортировать, хранить и использовать, то есть в прямом смысле добывать деньги из воздуха, нужны особые технологии и оборудование.

Криогенными считаются технологии, работающие в условиях ниже минус 150 градусов по Цельсию. Иметь дело с такими температурами не просто сложно, а архисложно. Разделение воздуха происходит при температурах, которых не существует в земной природе. На Северном полюсе зимой в среднем только минус 40 градусов. А в самой холодной точке планеты столбики термометров лишь изредка опускаются ниже минус 80. В криогенных установках температура нужна минимум на 100 градусов ниже.

Атмосферный воздух закачивают в прямом смысле с улицы. Затем его сжимают и удаляют все вредные примеси. Далее воздух охлаждают и направляют на разделение в ректификационные колонны, на выходе из которых получают чистые компоненты, технические газы — азот, аргон и кислород.

Чистота кислорода должна составлять не менее 99,5%. Его использую и металлургические заводы, и больницы. По сути, кислород — такой же медицинский препарат, как и лекарства. Поэтому и требования к нему высокие. Криогенную жидкость медицинского назначения заливают в автоцистерны и перед отправкой машины снова проверяют.

Превращение кислорода из газа в жидкость — это сложный технологический процесс с множеством нюансов и тонкостей. В текучем состоянии этот газ ни в металлургии, ни в медицине не используют. Жидкость — это только удобная форма хранения и транспортировки. В сжиженном виде кислород в 860 раз компактнее, чем в своей естественном газообразном состоянии.

Кислород — важная, но не единственная полезная составляющая воздуха. Два его атмосферных спутника — азот и аргон — имеют не меньшее значение в промышленности. Аргон металлурги используют как своеобразный газовый миксер. С помощью него перемешивают расплав, вышедший из печи. Незаменим этот газ при сварочных работах, особенно когда соединить нужно такие сложные металлы, как медь, алюминий или титан. Аргон в процессе сварки создает вокруг электродуги защитный слой, вытесняет оттуда воздух. Иначе шов сделать не получится, металлы просто сгорят.

Азот применяют там, где не должна проскочить ни одна искра. По своим свойствам этот нейтральный газ — полная противоположность кислорода. Отсюда и основная область применения — обеспечение взрыво- и пожаробезопасности промышленных объектов и технологических процессов, тушение подземных пожаров. Жидкий азот используют врачи для сохранения биологического материала. Экстремальный холод буквально консервирует клетки и ткани, не повреждая их.

Современный уровень технологического и научного развития насколько высок, что воздух становится новым Клондайком, источником золота XXI века. Из него можно выжать и использовать даже такие вещества, содержание которых сродни капле в море. Речь о редких газах — неоне, криптоне и ксеноне. Из кубометра воздушной смеси можно получить 18 кубических сантиметра неона. Криптона из того же объема удастся выделить почти 20 раз меньше, а ксенона — лишь одну долю кубического сантиметра.

С помощью редких газов производят микросхемы и чипы памяти, источники света и лазеры, осуществляют маневрирование спутников на орбите. Под стать высокому промышленному потенциалу и цена этих веществ. Один кубометр самого дорогого в тройке редких ксенона стоит больше 1 млн рублей. Дороговизна объясняется природной уникальностью и сложностью получения. Газы, температура кипения которых уходит ниже отметки в минус 200 градусов по Цельсию, считаются высшей лигой криогенных технологий.

От криогеники во всем мире ждут ответа и на один из самых животрепещущих вопросов современности: каким будет топливо будущего? И подсказка тоже витает в воздухе. Это водород.

Об удивительных свойствах воздуха и уникальных отечественных технологиях — фильм журналиста и ведущего программ НТВ «Живая еда» и «Чудо техники» Сергея Малозёмова «Из воздуха».