Регулярно встречаю такое мнение, что, дескать, вся промышленная продукция в мире делается из нефти и газа, безальтернативно. Вплоть до того, что без газа и удобрения не сделать, и даже сталь не выплавить. Особенно любят на это давить в политических спорах. Меня категорически не устраивает категоричность этих утверждений, поэтому давайте разбираться, так ли это, и насколько безальтернативным являются нефть и газ в тех или иных промышленных процессах. Пруфов не будет, ибо мне тупо лень, но пользоваться я буду только открытой и легкогуглимой инфой, большую часть вы найдете в Википедии. А ещё я химик, так что буду давить авторитетом, вот.

Дисклеймер: очевидно, что альтернативные процессы потому и альтернативные, что дороже основных, поэтому их использование приведет к удорожанию продукции, иначе бы на них уже давно все перешли. Но надо понимать, что отношение "дороже-дешевле" сложилось при текущих ценах и доступности сырья, при изменении этих вводных экономика этих процессов может очень сильно меняться. И ещё, надо понимать, что если эти методы реально использовались в промышленности в обозримом прошлом, то их себестоимость сравнима с текущими.

Базовые вещества

В топ-10 самых тоннажных веществ в мировой химической промышленности входят серная кислота, аммиак, азотная кислота, этилен, пропилен, хлор, едкий натр, сода, бензол и уксусная кислота. Каждое из этих веществ производится миллионами тонн и используется во множестве процессов промышленной химии. Синтез каждого из этих веществ заслуживает отдельного описания.

Серная кислота. Тут всё понятно, жгем серу до талого, а потом концы в воду. Процесс сам по себе экзотермичен, так что затрат энергии немного, скорее вопрос как эту энергию отвести. Никакого отношения к нефтегазу синтез серной кислоты не имеет. А вот для нефтегазохимии серная кислота бывает нужна.

Аммиак. Водород и азот. А дальше либо греем, либо швыряем молнию. В общем, несмотря на то, что процесс экзотермичный, энергии он жрет довольно много. Но, опять же, любую энергию, источник неважен. Однако пару слов про водород. В топ тоннажных продуктов он не входит, хотя если считать не по весу, а по объему, может обогнать даже серную кислоту. Основной способ получения - риформинг/пиролиз метана или крекинг более тяжелых углеводородов. Однако есть и электролиз, он вполне крупнотоннажный, но пока в 1.5-2 раза дороже (зависит от вводных в конкретной локации). Но электролитическое получение водорода - хороший вариант для сглаживания колебаний альтернативной генерации, так что не всё так однозначно. Если газ подорожает, скажем, в полтора раза, электролиз уже сможет конкурировать.

Азотная кислота. Жгем аммиак, и потом, что характерно, пихаем оксид азота в воду. Нужен аммиак и некоторое количество энергии. Но совсем не так много, как на тот же водород.

Этилен, пропилен, бензол. В основном нужны для синтеза полимеров и лакокраски. Основным источником этих веществ является сейчас нефтехимия, но имеются экономически сопоставимые альтернативы в виде углехимии через метанольный процесс, а также дегидратации этанола (для этилена). То есть в принципе, если нефти не будет, эти полимеры можно в достаточном количестве делать из угля и спирта, но будет подороже. А вот с бензолом без нефти или газа сложно, реальных промышленных процессов нет. В перспективе можно раскачать каталитическую тримеризацию ацетилена, но пока нет необходимости.

Хлор, едкий натр и сода. Получают электролизом поваренной соли. Нужна электроэнергия, никакой разницы, пришла ли она с ТЭЦ, АЭС или ветряка, нет. Едкий натр ещё кое-где получают через процесс Сольвея, из гашенной извести, но доля его неуклонно снижается. В общем, эта индустрия тоже прекрасно обходится без нефти и газа, как и сода, получаемая из той же поваренной соли с использованием углекислого газа и либо извести, либо аммиака.

Уксусную кислоту производят или из метанола, или из биосырья. Раз уж заговорили про метанол, то озвучим, как синтезируют его, а заодно и формальдегид, тем более что на пару они даже превосходят по объемам выпуска уксус. Метанол вообще не производят из нефтегаза, его делают либо из угля, либо из биосырья. а формальдегид, соответственно, получают из метанола.

Внезапно, из 10 самых тоннажных продуктов химической промышленности на нефтехимию завязано только три, и то один из них вполне себе умеют производить и без нефти. Самую большую долю в себестоимости этих веществ занимает энергия. Кроме того, очень высоки капитальные вложения и затраты на логистику.

Полимеры.

Далее у нас будут полимеры, ибо это самый крупнотоннажный продукт химической промышленности, по совокупности обгоняющий по выпуску даже серную кислоту. На первом месте среди выпускаемых полимеров находятся полиэтилен и полипропилен, производимые из этилена и пропилена, соответственно, получение которых мы разобрали выше.

Следом за ними идут ПВХ и полистирол. Эти два полимера в целом несколько теряют свои позиции в мировой полимерной индустрии, но пока что входят в топ-5 самых тоннажных. ПВХ делают из винилхлорида, который, в свою очередь, делают через ряд превращений из этилена или из ацетилена. Как делают этилен мы уже знаем, но возникает ацетилен. Ацетилен можно получать пиролизом газа или нефтепродуктов, но можно и углехимически, через карбидный процесс. И карбидный процесс вполне себе используется в промышленности в наши дни. Полистирол же получают из стирола, который делают окислением этилбензол��, который получают либо как побочку при каталитичском риформинге, либо из бензола и, тадам, этилена. Что там по бензолу мы уже разбирали, и там пока всё глухо - только нефть, только хардкор.

Замыкает нашу пятерку ПЭТ, который синтезируется из этиленгликоля и терефталевой кислоты (или её эфиров). Этиленгликоль синтезируют из этилена, но есть и существенная доля углехимического процесса. Терефталку производят из п-ксилола, который тоже получается при каталитическом риформинге нефти. Но, есть большое но! В отличие от предыдущих персонажей, ПЭТ является реально и экономически целесообразно химически перерабатываемым полимером, и терефталку вполне можно извлекать из вторичного ПЭТ и пускать обратно в синтез, как и этиленгликоль. Поэтому при необходимости потребности в новом мономере можно кратно уменьшить.

Далее идут полиамид, поликарбонат и полиакрилаты/акриламиды (объединил, т.к. их мономеры делаются из одних и тех же прекурсоров). Полиамид в конечном итоге делается из бензола через кучу стадий, а про бензол вы уже в курсе. Поликарбонат делается из бисфенола А, который в итоге упирается в тот же бензол. Метакрилаты получают из ацетона, который можно получать из биосырья (даже человек, хотя и не очень здоровый, может генерировать ацетон). В мировом производстве ацетона этот процесс занимает малую долю, но он жив, т.е. имеет худо-бедно сопоставимую себестоимость.

Текущее положение дел таково, что синтез полимеров упирается в основном в нефте/газохимию. Большую часть можно заменить углехимией, кое-что - химией растительного сырья, но ценой довольно болезненного перестроения крупнотоннажных процессов и неизбежного удорожания, для некоторых полимеров - кратного. Ну и надо понимать, что углехимия требует больше энергии на единицу продукции, чем нефтехимия.

Растворители

Различные малые органические молекулы, преимущественно жидкие, которые при том не являются мономерами для синтеза полимеров. В основном это растворители, плюс некоторые прекурсоры для синтеза полимеров, а также лакокраски, клеев и т.д. К сожалению, быстро статистику по объемам мирового производства их я не нашел, поэтому просто пройдусь по основным семействам.

Углеводородные растворители. Алифатические, помимо нефтехимии, вполне себе производятся углехимически. С ароматическими посложнее, но сейчас стараются уменьшить их использование по целому ряду причин. Но в основном, конечно, нефть. Помимо этого стоит упомянуть фенол, хлорбензол, нитробензол, анилин - они все упираются в бензол.

Спирты, ацетон, производные уксусной кислоты. С этанолом и этиленгликолем мы разобрались раньше, если кратко - можно и без нефтегаза. Жирные спирты, в первую очередь бутанол, производят в основном из биосырья. Про ацетон мы также поговорили в предыдущем разделе, изопропиловый спирт делают из него. Довольно большую долю в производстве растворителей занимают эфиры уксусной кислоты - этилацетат, бутилацетат. Они делаются из уксуса и спиртов, см выше.

Эфирные растворители. Диэтиловый эфир из этанола, диоксан, всякие диметоксиэтаны и целлозольвы из этиленгликоля и соответствующих спиртов - метанола, этанола, бутанола.

Хлорорганика. Дихлорэтан, прекурсор винилхлорида, делают из этилена или ацетилена, мы уже это упоминали. Хлорированные метаны производятся из метана, то есть природного газа.

В общем, здесь ситуация несколько полегче, чем в полимерах. Нефтегазохимия всё ещё занимает большую часть объемов продукции, но больше альтернатив. Тем более что растворители, в отличие от мономеров или базовых реактивов, не являются догмой для промышленных процессов, и во многих местах могут быть заменены широким кругом аналогов. В целом, сейчас стараются отказаться от углевородородных и хлорорганических растворителей, а также повышают эффективность рециклизации растворителей.

Засим я закончу разговор про отрасли, оперирующие по большей части химикатами в привычном понимании, и в следующий раз мы обсудим удобрения, металлургию, стройматериалы и прочую "околохимическую промышленность".