Китайски учени показаха технология, която на пръв поглед звучи като опит да бъде пренаписан един от най-старите принципи в нефтопреработването. Вместо петролните компоненти многократно да се нагряват, изпаряват и кондензират, изследователите ги прекарват през изключително прецизни мембрани, способни да различават молекули с минимални разлики в размера и химичните свойства. Резултатът в лабораторните изпитания е впечатляващ - изчислено намаляване на енергопотреблението с около 91% спрямо традиционната дестилация. За разработката съобщава Mediafax, а изследването е публикувано в National Science Review.
Вместо огромна топлина - молекулярно сито
Традиционното разделяне на нефтени фракции разчита в голяма степен на разликите в температурите им на кипене. Това означава продължително нагряване, изпаряване и кондензация - процеси, които поглъщат огромни количества енергия.
Екипът от Института по химична физика в Далян към Китайската академия на науките предлага различен подход, наречен „молекулярно рафиниране“. Учените са разработили каскада от мембрани на основата на метал-органична структура CuBTC, чиито пори и повърхностни свойства могат да бъдат прецизно регулирани.
Първата степен разделя молекулите основно според размера им, а следващата използва разлики в химичните им свойства. Задачата е изключително сложна - при част от веществата, които трябва да бъдат разграничени, разликите са едва между 0,01 и 0,03 нанометра.
15 вещества влизат, три ценни потока излизат
Технологията е изпитана върху симулирана смес от лека нафта, съдържаща 15 различни въглеводорода. Това уточнение е важно - експериментът не представлява директно преработване на цял поток суров петрол в действаща рафинерия, а прецизно разделяне на важна лека нефтена фракция.
Мембранната система успява да раздели сместа на три потока с различно предназначение - суровина за производство на етилен, химически междинни продукти и компоненти за смесване на бензин. При трите групи е постигнато извличане от около 85% до 90%.
Именно тук идва най-впечатляващото число. При моделиране на процеса учените изчисляват, че мембранната каскада може да използва приблизително 91% по-малко енергия от конвенционалната дестилация при сравнима цел за извличане.
Голямата въпросителна е мащабът
Ако технологията заработи в промишлени количества, последствията могат да бъдат значителни. Намаляването на нуждата от нагряване би означавало не само по-ниска консумация на енергия, но потенциално и по-малки производствени разходи и свързани емисии.
Но между успешната лаборатория и огромна нефтена рафинерия стои сериозна технологична пропаст. Самите резултати все още не доказват, че такива мембрани могат да бъдат произведени евтино, в достатъчно големи количества и с необходимата издръжливост за непрекъсната индустриална работа. Авторите представят разработката като основа за по-енергийно ефективно разделяне на сложни нефтени смеси, а не като готов заместител на днешните рафинерии.
Точно затова откритието е едновременно впечатляващо и все още експериментално. Ако премине успешно изпитанието на мащаба, „молекулярното рафиниране“ може да промени една от най-енергоемките операции в нефтената индустрия. Засега обаче 91-процентното намаление остава резултат от лабораторен процес и инженерно моделиране, а не от работеща промишлена рафинерия.
