КАК ВОСЬМОЙ СТАЛ ПЕРВЫМ

В наши дни фраза «глоток кислорода» наполнилась особым смыслом.

Основа основ

Самый распространенный элемент на Земле и второй (после азота) наиболее широко используемый в промышленности газ, не имеет цвета и запаха. Это — кислород.   

Существует он столько, сколько дышит все живое. Но считается, что заявлен как самостоятельный элемент был в 1770-х годах британским ученым Джозефом Пристли. Позже в периодической таблице Менделеева кислород (лат. Oxygenium) получил атомный номер 8. Именно с кислорода в школьной программе начинается знакомство с химией. Ведь он образует различные соединения со всеми элементами таблицы, за исключением легких инертных газов. Само слово «кислород» буквально означает «порождающий кислоту», авторство русского термина принадлежит Михаилу Ломоносову.

 Несмотря на то, что это вещество входит в состав молекул, из которых построены все организмы, и признано химической основой жизни на нашей планете, единого мнения о его свойствах нет до сих пор. Если одни называют чистый кислород «другом» — эликсиром, без которого немыслим процесс дыхания, то их противники склонны воспринимать его в первую очередь как «врага» — огнеопасное вещество и яд (в конце концов, гипероксию, то есть отравление в результате избытка кислорода, равно как и гипоксию — его недостаток, никто не отменял). 

Кислород по рецепту

В список жизненно важных медикаментов Всемирная организация здравоохранения внесла кислород в 2017 году. Однако реальную потребность в нем жители планеты почувствовали спустя три года, когда весь мир облетели и моментально стали популярными слова «нулевой пациент», «коронавирус», «пульсоксиметр».

В условиях пандемии десятки стран столкнулись с острым дефицитом «эликсира жизни». Сегодня в медицинском кислороде ежедневно нуждаются более полумиллиона заболевших COVID-19 по всему миру. Ведь одна из особенностей дельта-штамма коронавируса заключается в том, что пациенты испытывают гораздо более высокую потребность в кислороде, чем здоровые люди.

Например, минувшей осенью в одной только Индии, которая держалась в тройке «лидеров» по количеству зараженных, в сутки необходимо было 11,8 млн кубометров кислорода, чтобы в буквальном смысле вдохнуть жизнь в тысячи коронавирусных пациентов.

По данным интерактивного трекера Oxygen Needs Tracker, который в режиме онлайн отслеживает потребность в медицинском кислороде в период пандемии, сегодня во всем мире требуется 32,9 млн кубометров этого газа в сутки.

«Пандемия COVID-19 повысила роль медицинского кислорода как средства спасения пациентов, которым трудно дышать, — говорится в пресс-релизе трекера. — Обеспечение надежного снабжения кислородом для удовлетворения растущего спроса, особенно в странах, где этот баланс находится под угрозой, может спасти сотни, тысячи человеческих жизней».

В едином порыве

В Беларуси до недавнего времени основным предприятием, которое производило кислород в том числе для медицинских целей, оставалось ОАО «Крион». В пандемию организация сохранила за собой статус главного поставщика этого продукта в медучреждения, но в конце 2021 года для респираторной поддержки пациентов, оказавшихся из-за коронавируса на больничных койках, пришлось разворачивать дополнительные мощности.

На помощь «Криону», который и так последнее время загружен на 100% и в этом режиме работает 24/7, оперативно пришли еще четыре предприятия нефтехимической отрасли. Первым — Мозырский НПЗ, который ранее выступал в качестве вспомогательного производителя кислорода, а также «Гродно Азот», «СветлогорскХимволокно» и «Нафтан», плюс представитель Министерства промышленности — Белорусский металлургический завод, а также военные — добывать медицинский кислород и поставлять его в учреждения здравоохранения начали на авиационных базах ВВС и войск ПВО, которые располагают соответствующим оборудованием. Ведь потребление медкислорода в нашей стране за год увеличилось в несколько раз с учетом того, что, по подсчетам медиков, в сутки на одного пациента в среднем приходится 10—15 тысяч литров этого газа. «Крион» в одиночку уже не справлялся.

— Мозырское, светлогорское и новополоцкое предприятия выпускают газообразный кислород, а гродненское — и жидкообразный, — рассказывает заместитель председателя концерна «Белнефтехим» Олег Курилин. — Для нас это первый опыт использования мощностей промышленных предприятий, которые в производственных процессах применяют технический кислород, для выпуска этого продукта в медицинских целях. Таким образом нефтехимическая отрасль помогает стране в принятии превентивных мер по насыщению рынка продуктом, входящим в состав воздушно-кислородной смеси, которая используется в аппаратах ИВЛ для инвазивной вентиляции легких, а также в аппаратах СИПАП и БИПАП — для неинвазивной вентиляции легких. С поставленными задачами справляются все наши предприятия. 

Баллоны голубого цвета емкостью по 40 и 50 литров гарантированно поступают в стационары тех регионов, где расположены нефтехимические предприятия-производители. В более современные больницы завозится жидкий кислород, сливается там в специальные емкости, где газифицируется с помощью атмосферных испарителей и поступает в отделения.  Вообще производство кислорода (как медицинского, так и технического) — процесс на промпредприятиях отработанный. Забор сырья — атмосферного воздуха — происходит на высоте 15 метров. После оно подвергается различным процессам — от подогревания, сжатия и очистки от вредных веществ до разделения на фракции — азот и кислород. Уровень чистоты конечного продукта, предназначенного для нужд здравоохранения, составляет 99,9%. Только вот заготавливать его впрок нельзя: медицинский O₂ долго не хранится. 

Однако, по заверению Олега Курилина, кислорода белорусского производства хватит на всех. Сегодня им снабжается более 100 учреждений здравоохранения и газонаполнительные станции по всей Беларуси.

На Востоке

Тем временем стали известны результаты маркетингового исследования рынка кислорода России «Текущая ситуация и прогноз 2021—2025 гг.». Согласно данному отчету в РФ на протяжении последних трех лет наблюдается подъем производства этого продукта. В 2020 году было произведено 13 682 641 тыс. кубометров кислорода, что на 3% превышает аналогичный показатель предыдущего года, а в июле 2021 года выпуск кислорода увеличился на 4,2% и составил 1 164 195,7 тыс. кубометров. Лидером 2020 года стал Уральский федеральный округ с долей на общем рынке около 28%. В 2017—2020 годах средние цены производителей на кислород выросли на 42,2%.

Наряду с ростом внутреннего потребления в России отмечается увеличение импортных закупок кислорода. 

Интересно, что примерно полгода назад Минпромторг РФ попросил отечественные металлургические компании снизить потребление технического кислорода, чтобы дать возможность производителям медицинского газа увеличить мощности. К середине лета четыре основных производителя кислорода в стране — «Криогенмаш», Air Liquide, Linde и Air Products Gas — перевели на выпуск медицинского кислорода более 90% мощностей. Кроме того, 100 тонн кислорода в сутки стали поставлять металлургические, нефтехимические и судостроительные предприятия, 30 тонн в сутки обязалось отгружать Минобороны. От 100 до 240 тонн в месяц Россия начала закупать за рубежом. Эти меры позволили снизить дефицит кислорода для медицинских целей.

В начале 2022 года, ожидая спрогнозированную волну нового штамма COVID-19, Россия на порядок увеличила производство медицинского кислорода.

На Западе

Крупнейшими производителями кислорода и лидерами мирового рынка считаются две транснациональные корпорации — французский концерн Air Liquide и немецкая компания Linde. 

«Stepping up when the world is under treat» — «Активизация, когда мир находится под угрозой». На оригинальном сайте французской корпорации эта фраза визуально выделена как девиз дня.

В одном из свежих пресс-релизов компании сообщается о том, что она инвестирует около 40 млн евро в новую воздухоразделительную установку (ASU), предназначенную для деятельности промышленных предприятий в штате Уттар-Прадеш Северной Индии. Предполагаемая мощность установки — 350 тонн продукции в день и максимум 300 тонн кислорода. Ввести объект в эксплуатацию планируется к концу 2023 года. Ожидается, что к 2030-му он будет полностью работать на возобновляемых источниках энергии. 

Крупнейший в Германии завод Linde по производству кислорода расположен в Оберхаузене, его ежедневная производительность составляет 2 400 тонн. На медицинский кислород приходится 5—10% мирового производства этого газа.

За январь — август 2021 года доля Air Liquide в поставках кислорода в России достигала 9,3% в денежном выражении. Компания Linde Gas находилась на втором месте с 8%. 

Так кислород, который мы с рождения вдыхаем неосознанно, внезапно стал генератором мировых топовых новостей и драйвером роста профильного рынка. По оценкам аналитиков, такая тенденция сохранится как минимум в течение ближайших двух лет. Интересно, что в различных источниках говорится о грядущем повышении потребления кислорода и в химической промышленности, толчком этому послужит глобальная политика декарбонизации. Он будет необходим для производства синтез-газа из диоксида углерода. А синтез-газ, в свою очередь, является сырьем для синтеза углеводородов и их производных. Кроме того, синтез-газ, полученный из CO₂ в процессе синтеза метанола, уксусной кислоты, дизельного топлива и многих других важных химических продуктов, может эффективно заменить нефтяное сырье и природный газ.  

POST FACTUM

• В ранней Вселенной кислорода не было. Он сформировался в результате ядерных реакций, происходивших глубоко в недрах массивных звезд (массой в 10 раз больше солнечной).
• Один пассажирский самолет за время 9-часового перелета тратит 50—75 тонн кислорода. За такой же период времени приблизительно столько же кислорода получается в процессе фотосинтеза на 25 000—50 000 га леса.
• Кислород способствует горению других элементов, но сам не горит. А жидкий кислород притягивается обыкновенным магнитом.
• В нефтегазовой промышленности кислород применяется для увеличения производительности заводов по крекингу нефти, для лучшей переработки высокооктановых компонентов, а также для уменьшения серных отложений на НПЗ. В химической и нефтехимической промышленности кислород нужен для окисления исходных реагентов в целях получения азотной кислоты, этиленоксида, пропиленоксида, винилхлорида и других важных химических соединений.
• Красноярские ученые в конце 2021 года получили из кислорода, меди и нитрида титана новые тонкие пленки. Их электрическое сопротивление в тысячу раз меньше, чем у обычного нитрида титана. Так физики открыли новые свойства меди, позволяющие ей накапливаться на поверхности пленок и совершать фазовые переходы. Полученные результаты могут стать технологическим прорывом в разработке резисторов и транзисторов нового поколения.
• В Китае взялись за разработку способа добычи кислорода на поверхности Луны с целью обеспечивать жизнь людей на этой планете в будущем. По одной из версий, кислород можно извлечь из лунного грунта, богатого оксидом титана и оксидом железа, нагрев его до высоких температур — до плюс 2 500 °С. Это приведет к разрушению ионов и выделению газообразного кислорода. Таким образом можно производить до 30 кг кислорода из 100 кг почвы.
• К нехватке кислорода приводят подавленные эмоции. Выплескивайте эмоции — дышите глубже!

ФОТО Игорь Рубан, ОАО «Крион», открытые источники