Традиционная перегонка нефти — это энергетически затратный и углеродоемкий процесс, на который приходится около 6% мировых выбросов CO₂ и 1% всей потребляемой энергии. Теперь исследователи Массачусетского технологического института предложили технологию, способную кардинально изменить нефтепереработку: новая мембрана, основанная на молекулярной фильтрации, позволяет отделять компоненты сырой нефти не по температуре кипения, а по размеру молекул.
Вместо того чтобы нагревать нефть до высоких температур и перегонять её в фракции, новая мембрана пропускает более мелкие молекулы, задерживая более крупные. Это позволяет устранить необходимость в дорогостоящем и неэкологичном нагреве, снизить потребление энергии до 90% и уменьшить выбросы парниковых газов.
Ключевое отличие этой технологии — применение полииминовых мембран, которые устойчивы к набуханию и сохраняют свою селективность даже в присутствии агрессивных углеводородов. Эти мембраны изготавливаются методом межфазной полимеризации, широко применяемым в производстве мембран для опреснения воды. Именно поэтому их потенциальное масштабирование до промышленных объёмов возможно уже в ближайшие годы.
В основе материала — изменённая химическая связь: вместо традиционной амидной используется более жёсткая и гидрофобная иминная, а также добавляется мономер триптицен, способствующий формированию стабильной нанопористой структуры. Благодаря такому подходу, мембрана легко справляется с разделением компонентов таких смесей, как нафта, керосин и дизельное топливо, а в лабораторных тестах показала концентрацию толуола в 20 раз выше, чем в исходной смеси.
По сути, новая технология позволяет построить каскад мембранных фильтров, каждый из которых будет отделять нужную фракцию топлива. Это может полностью изменить текущую архитектуру нефтеперерабатывающих заводов, заменив огромные фракционные колонны компактными мембранными установками.
Для индустрии, которая десятилетиями полагалась на тепло как основной способ разделения, это поистине технологический скачок. Исследователи подчеркивают, что, поскольку сама методика межфазной полимеризации уже активно используется в промышленности, внедрение новой мембраны в действующие линии — вопрос инженерной адаптации, а не фундаментальной перестройки.
Новая мембранная технология открывает возможности не только для переработки нефти, но и для химической промышленности в целом: разделение органических соединений, получение ценных фракций, снижение затрат и выбросов.
Если она будет масштабирована, нефтехимия получит один из самых эффективных способов снижения углеродного следа в истории отрасли — без потери производительности и с возможностью глубокой интеграции в существующую инфраструктуру.
А затем «Добавить на главный экран».