Несмотря на все усилия, которые предпринимает мировая общественность для того, чтобы перейти на возобновляемые источники энергии, нефть по прежнему остается, можно сказать, “двигателем” цивилизации. Но углеводороды, как известно, наносят большой ущерб экологии и климату. Причем выбросы происходят не только в результате их сжигания, но и в процессе переработки нефти, то есть разделения ее на отдельные компоненты. На этот процесс приходится 1% от общих годовых выбросов парниковых газов. Кроме того, переработка нефти требует огромного количества энергии — около 230 гигаватт. Это сопоставимо с годовым потреблением энергии целого штата в США, такого как Невада. Но, похоже, что ученые нашли более экологичный и энергозатратный способ переработки нефти. Кроме того, он удешевит этот процесс, в результате чего цена на нефтепродукты может снизиться.
В процессе переработки нефти в атмосферу выбрасывается большое количество парниковых газов
Как перерабатывают нефть
Сырая нефть содержит десятки тысяч химических веществ. Поэтому переработка начинается с разделения нефти на отдельные вещества при помощи дистилляции. Жидкость подогревают до 500°C. В результате легкие компоненты испаряются и затем улавливаются. Они входят к примеру, в состав бензина. После дистилляции нефть подвергается дальнейшей обработке.
Несколько лет назад ученые из Лондонского университета королевы Марии, в журнале Science предложили разделать компоненты механическим способом. Для этого они создали специальную мембрану с порами, способными пропускать легкие углероды. Более крупные и тяжелые углеводороды не могут проходить сквозь нее. То есть вместо дистилляции, по мнению химиков, можно использовать метод фильтрации.
Компоненты бензина получают методом дистилляции нефти
Мембраны для переработки нефти
Механическое разделение компонентов не нужен подогрев, соответственно, для этого процесса требуется меньше энергии, к тому же в ходе разделения не происходит выбросов. Однако этот метод имел один серьезный недостаток — легкие углероды проходили слишком медленно. Поэтому ученые стали работать над его совершенствованием.
Чтобы ускорить процесс прохождения углеродов сквозь мембрану, они использовали технологию, которую применяют для промышленного производства мембран, предназначенных для опреснения воды. Она называется межфазной полимеризацией. Ученые надеялись, что ускорить процесс прохождения легких углеродов через поры получится за счет применения более тонких мембран. Однако эксперимент показал, что под воздействием углеводорода мембраны быстро разрушаются.
Тогда было решено изменить полимеры. В итоге получилось сделать мембрану со вспененной структурой, которая получилась устойчивой к агрессивной среде, и при этом сквозь пузырьки (везикулы) легкие углероды проходили в 10 раз быстрее. Но, самое главное, что разработанная учеными технология позволяет создавать мембраны с визикулами любого размера. То есть сквозь них можно пропускать разные углеводороды.
Мембранный метод разделения нефти более экологичный
Преимущества переработки нефти фильтрацией
По словам ученых, мембранный способ разделения нефти позволит сэкономить до 50% энергии, которая уходит только на нагрев нефти. В общей сложности данный способ позволит сэкономить до 75% электроэнергии. Если говорить в денежном эквиваленте, экономия составит 3,5 млрд долларов в год. К слову, это важно не только для нефтеперерабатывающих компаний. О том, как цена на нефть и нефтепродукты влияет на людей, вы можете узнать здесь.
Однако новые мембраны еще не готовы к промышленному использованию. Их нужно увеличить. Ученым удалось создать мембрану размером с лист бумаги А4, но для промышленного использования понадобятся мембраны площадью до сотни квадратных метров. Кроме того, необходимо проверить долговечность данного материала. Для этого потребуются месяцы беспрерывных испытаний.
Однако, как утверждают эксперты, результаты уже обнадеживают. Это значит, что нефтяные компании гарантированно будут продолжать изучать технологию, которая позволит не только сэкономить деньги, но и уменьшить количество выбросов углерода. Химические компании в этом, безусловно, заинтересованы. Ведь полный переход на возобновляемые источники энергии произойдет еще не скоро.
Правда, некоторые ученые считают, что нефть отчасти можно назвать возобновляемым источником, так как она способна восстанавливаться. Какие этому имеются доказательства, вы можете почитать здесь.
День рождения Деда Мороза