Свыше половины отходов, возникающих при переработке нефти, можно трансформировать в ценные материалы, востребованные в медицине и электронике, используя метод обработки плазмой, который был разработан учёными Сургутского государственного университета в составе исследовательской группы. Данные результаты опубликованы в журнале Petroleum Research.
Нефть включает в себя множество органических компонентов, которые разделяются на фракции в зависимости от температуры их кипения. Соединения из более лёгких фракций применяются для производства растворителей и автомобильного бензина, из средних — для авиационного топлива, дизельного топлива, а также сырья для создания полимеров и некоторых моющих средств.
В то же время тяжёлые фракции, такие как гудрон, считаются отходами процесса нефтепереработки и требуют утилизации, сообщают исследователи из СурГУ. Специалисты университета совместно с коллегами из Томского политехнического университета разработали метод быстрого превращения отходов нефтепереработки в углеродные наноматериалы, такие как графитоподобные структуры, нановолокна и нанолуковицы.
Ключевым фактором эффективности изготовления этих продуктов, пригодных для медицины и электроники, является особенность структуры асфальтенов — веществ, которые гораздо тяжелее и сложнее по составу, чем, например, октан, входящий в состав автомобильного бензина. «Асфальтены можно представить как смесь крупных прочных кубиков конструктора «Лего» и множества мелких хрупких фрагментов.
Когда мы помещаем их в мощный реактор, мелкие фрагменты слипаются в единый аморфный графитовый комок, а крупные кубики не расплавляются, а упорядочиваются в сложные и полезные нановолокна и наносферы», — объяснила младший научный сотрудник Научно-образовательного центра Института естественных и технических наук СурГУ Валентина Егорова.
Ученый уточнила, что асфальтены подвергаются воздействию плазменной дуги с температурой около 10 000 К (10 273 К). Процесс обработки занимает примерно минуту, что значительно превосходит по скорости существующие технологии бескислородного нагрева отходов.
«Мы продемонстрировали, что выход полезного твёрдого продукта из асфальтенов превышает 50 % от исходного веса, что является высоким показателем для подобных процессов переработки», — отметила Егорова.
В дальнейшем исследователи планируют масштабировать технологию для промышленного применения, а также проверить её на других типах нефтяного сырья. Работа осуществлена при поддержке Российского научного фонда и гранта Фонда научно-технологического развития Ханты-Мансийского автономного округа — Югры.
Исследование ведётся в рамках стра.