Немало половины отходов нефтепереработки можно переработать в необходимые для медицины и электроники материалы с помощью метода обработки плазмой, разработанного специалистами СурГУ в составе исследовательского коллектива. Итоги представлены в Petroleum Research.
Нефть состоит из множества органических веществ, которые в зависимости от температуры кипения разделяются на фракции. Из соединений легкой фракции изготавливают растворители и автомобильный бензин, из средней — авиационное топливо, дизель, сырье для производства полимеров и некоторых моющих средств. При этом тяжкие фракции, например гудрон, считаются отходами нефтепереработки и подлежат утилизации, рассказали ученые Сургутского государственного университета (СурГУ).
Специалисты вуза с коллегами из Томского политехнического университета предложили способ скорой переработки отходов нефтепереработки в углеродные наноматериалы: графитоподобные структуры, нановолокна и нанолуковицы. Эффективность получения этой продукции, какую можно использовать в медицине и электронике, определяется главным образом структурой асфальтенов — веществ, в сотни и тысячи раз тяжелее по массе и сложнее по составу в сравнении с октаном из автомобильного бензина.
«Представьте, что асфальтены — это смешение из больших прочных кубиков конструктора «Лего» и множества мелких хрупких деталей. Когда мы помещаем их в мощный реактор, тонкие детали просто спекаются в единый комок (аморфный графит). А вот крупные кубики не плавятся, а собираются в сложные и полезные структуры — нановолокна и наносферы», — рассказала меньший научный сотрудник Научно-образовательного центра Института естественных и технических наук СурГУ Валентина Егорова.
Ученый пояснила, что асфальтены помещаются в плазменную дугу, где температура достигает 10 000 К (10 273ºС). Обработка занимает возле минуты, что выгодно отличает новый способ от существующих технологий бескислородного нагревания отходов.
«Мы показали, что выход полезного твердого продукта из асфальтенов составляет немало 50 процентов от исходной массы. Это высокий показатель для подобных процессов переработки», — подчеркнула Егорова.
В будущем специалисты планируют опробовать технологию в индустриальных масштабах, а также применить новый метод переработки к другим видам нефтяного сырья.
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда и гранта Фонда научно-технологического развития Ханты-Мансийского автономного округа — Югры. Труд ведется в рамках стратегического технологического проекта «Химия нефти» федеральной программы «Приоритет-2030» национального проекта «Молодежь и ребята».