Naukowcy stworzyli membranę do rozdzielania ropy naftowej w temperaturze pokojowej — ScienceDaily

Naukowcy z Koreańskiego Zaawansowanego Instytutu Nauki i Technologii (KAIST) w Korei Południowej, wspólnie z grupą z Georgia Institute of Technology, zademonstrowali membranę zdolną rozdzielać ropę naftową w temperaturze pokojowej. W tym celu wykorzystali niedrogą porowatą membranę z poliakrylonitrylu (PAN), jak podaje ScienceDaily. Wyniki pracy opublikowano w czasopiśmie Nature.

Tradycyjnie rafinerie stosują destylację: ropa jest podgrzewana do temperatury powyżej 350 °C, jej składniki są odparowywane, a następnie opary schładza się, aby uzyskać odrębne frakcje. Według szacunku przytoczonego w materiale, światowa destylacja ropy naftowej zużywa rocznie około 1100 TWh energii.

Ropa sama zwęża pory

Podczas przepływu ropy naftowej przez pory membrany PAN cięższe cząsteczki węglowodorów gromadziły się na ich wewnętrznych ścianach. Zwężało to otwory i tworzyło kanały o szerokości mniejszej niż 2 nanometry. Lżejsze frakcje, w tym benzyna surowa, benzyna i nafta, przechodziły przez nie szybciej, podczas gdy cięższe składniki były zatrzymywane skuteczniej.

Zwykle takie gromadzenie się substancji w porach, znane jako zanieczyszczenie membrany, uważa się za problem w filtracji. W tym przypadku stało się ono mechanizmem rozdziału molekularnego. Niepowlekana membrana PAN wykazała szybkość przenikania ropy naftowej około 23 razy wyższą niż wcześniejsze wiodące membrany do tego zadania i działała stabilnie przez 28 dni.

Więcej aktualnych wiadomości na kanale UA.News w Telegramie Telegram.

Prognozowane obniżenie kosztów

Autorzy pracy proponują instalowanie membran przed istniejącymi urządzeniami do destylacji, bez całkowitej wymiany infrastruktury rafinerii. Modelowanie komputerowe wykazało, że taka integracja może zmniejszyć zużycie energii o 31,6%, emisje dwutlenku węgla o 37,6%, zużycie wody chłodzącej o 20,7% oraz koszty operacyjne o 36%.

Wskaźniki te są wynikami modelowania, a nie danymi o już osiągniętym ograniczeniu emisji w zakładach przemysłowych. Naukowcy oceniają również, że szerokie wdrożenie technologii w południowokoreańskim przemyśle rafineryjnym i petrochemicznym mogłoby zapobiegać emisji około 10 mln ton gazów cieplarnianych rocznie.

Zespół testował membranę na rzeczywistej ropie naftowej dostarczonej przez HD Hyundai Oilbank. Następnie badacze planują udoskonalić produkcję dużych modułów membranowych i sprawdzić ich niezawodność podczas dłuższej eksploatacji. Wśród możliwych zastosowań wymieniono oczyszczanie oleju pirolitycznego uzyskiwanego podczas przetwarzania odpadów z tworzyw sztucznych, odzyskiwanie rozpuszczalników do produkcji baterii, oczyszczanie związków farmaceutycznych oraz produkcję biopaliw.