Отчет о научно-исследовательской работе

Отчет о научно-исследовательской работе «Исследование влияния модификации (с помощью углеродных нанотрубок) базовых материалов на снижение глобальной антропогенной эмиссии парниковых газов»

Отчет о научно-исследовательской работе «Исследование влияния модификации (с помощью углеродных нанотрубок) базовых материалов на снижение глобальной антропогенной эмиссии парниковых газов». Этап III
PDF | ~7,44 Kb

Данная работа выполнена «Центром энергоэффективности — XXI век» (ООО «ЦЭНЭФ-XXI») по заказу «ОКСиАл.ру» для исследования влияния модификации с помощью углеродных нанотрубок базовых материалов на снижение глобальной антропогенной эмиссии парниковых газов. В работе это влияние оценивались на основе как снижения потребности в базовых материалах за счет повышения их потребительских свойств при их модификации (легировании), так и на основе снижения потребности в сжигании топлива при эксплуатации облегченных транспортных средств (автомобилей и самолетов).

Все основные результаты этой работы сведены в главе 1. В главе 2 отражена роль базовых материалов в развитии мировой экономики, показаны сверхдолгосрочные (за 115 лет) и более актуальные тенденции последних 40 лет, драйверы роста использования материалов, их относительная важность; показано, что для стабилизации климата человечество должно научиться получать услуги от материалов, затрачивая на эти цели в 2 раза меньше физических объемов самих материалов.

В главе 3 показаны роль расходов энергии на производство и транспорт материалов в мировом энергетическом балансе, рассмотрены концепции прямых и косвенных расходов энергии, а также концепция воплощенной (овеществленной) энергии; показано, что потенциал экономии энергии при производстве материалов не исчерпан, но ограничен, и приведены расходы воплощенной энергии на производство базовых материалов.

В четвертой главе оценены выбросы парниковых газов, порождаемые производством, транспортом и использованием базовых материалов, представлены данные по ретроспективной эмиссии парниковых газов по секторам экономики, а также рассмотрены концепции и сделаны оценки прямых, косвенных и воплощенных выбросов ПГ.

Долгосрочные прогнозы глобальных антропогенных выбросов ПГ на перспективу до 2100 года, которые служат базой для оценки влияния модификации (с помощью углеродных нанотрубок) базовых материалов на снижение глобальной антропогенной эмиссии парниковых газов, а также основные факторы, которые определяют их динамику, представлены в пятой главе.

В шестой главе из множества прогнозов производства основных базовых материалов были отобраны прогнозы «базового уровня» с горизонтом до 2100 г., которые соответствуют наиболее вероятной динамике их производства. Для ряда материалов число сверхдолгосрочных прогнозов достаточно велико, тогда как для других их практически нет. В этих случаях ЦЭНЭФ-XXI разработал собственные прогнозы с использованием данных о динамике удельных расходов материалов на душу населения или на единицу ВВП, факторов насыщения, ресурсных и других ограничений.

Данные о снижении потребности в базовых материалах при их модификации углеродными нанотрубками получены на основе анализа большого перечня литературных источников. Обобщение этих данных дано в главе 7.

В восьмой главе представлены оценки возможности снижения глобальной эмиссии ПГ на период до 2100 года при производстве отдельных базовых материалов за счет снижения материалоемкости при повышении прочностных и других характеристик материалов за счет эффекта легирования материалов с помощью углеродных нанотрубок. Оценки проводились на специально разработанных математических моделях. Оценивался также дополнительный объем эмиссии ПГ, который имеет место при производстве SWCNT. Помимо эффектов на стадии производства базовых материалов, эффекты могут получаться и на стадии эксплуатации облегченной продукции. В данной работе рассмотрены эффекты для автомобилей и самолетов.

Наконец, в последней девятой главе сведены результаты прогнозов возможного вклада роста использования углеродных нанотрубок для легирования отдельных материалов в снижение глобальной антропогенной эмиссии парниковых газов, оценена роль этой технологии по сравнению с перспективным вкладом других технологий и проведен анализ чувствительности результатов к принятым в работе допущениям.