Мембранното рафиниране на нефтa: още една малка стъпка към голямото зелено бъдеще
Нефтът е един от най-важните източници на сила и първични материали за доста промишлености. Рафинирането на нефта обаче е комплициран и енергоемък развой, който изисква огромни количества вода и топлота. Настоящите способи за филтрация на нефта разчитат на делене на съставените елементи на нефта въз основа на разликите в температурата на шупване, което води до високи въглеродни излъчвания и загуба на потребни субстанции.
Но какво би станало, в случай че беше допустимо да се отделят верните молекули от петрола без нагряване и изстудяване? Какво би станало, в случай че това можеше да се направи с тънки полимерни филми, които пропущат единствено мечтаните съставни елементи? Подобна технология би могла коренно да промени рафинирането на нефта, като понижи потреблението на сила и вода и усъвършенства успеваемостта и качеството на продуктите.
Изследователи от Технологичния институт в Джорджия, Имперския лицей в Лондон и ExxonMobil са създали точно такава технология. Те са основали нов клас полимерни мембрани, които могат да разделят суровия нефт на потребни фракции без потребление на топлота. Те са нарекли тези мембрани DUCKY, по името на първите букви на британските думи distillation under critical conditions using kinky polymers.
Как работят мембраните DUCKY?
Мембраните DUCKY са формирани от специфични полимери, които са формирани от градивни детайли, наречени спироциклични мономери. Тези мономери са свързани във вериги с голям брой 90-градусови завои, с цел да образуват закривен материал, който не се свива и образува пори, които селективно свързват и пропущат мечтаните молекули.
Мембраните DUCKY работят при сериозни условия – т.е. при налягания и температури, при които течността и газът стават неразличими. При тези условия нефтът се трансформира в хомогенна примес, която елементарно минава през мембраната. Някои съставни елементи на нефта имат висок афинитет към полимера и се задържат в него, като по този метод се отделят от останалите. По този метод мембраните DUCKY могат да отделят леките фракции, като бензин и дизелово гориво, от тежките фракции, като катран и асфалтени.
Какви са преимуществата на мембраните DUCKY?
Мембраните DUCKY имат редица преимущества пред стандартните способи за филтрация на нефта. Първо, те понижават потреблението на сила и вода, защото не изискват нагряване и изстудяване на петрола. Учените считат, че мембраните DUCKY могат да понижат потреблението на сила с 50%, а потреблението на вода – с 90%. Второ, те усъвършенстват успеваемостта и качеството на продукта, като извличат повече потребни съставни елементи от маслото и понижават нежеланите примеси. Трето, те понижават въглеродните излъчвания, защото не отделят газообразни боклуци по време на дестилацията на нефта.
Какви са вероятностите пред мембраните DUCKY?
DUCKY мембраните са новаторска технология, която има капацитета да революционизира рафинирането и да го направи по-екологично и икономично. Въпреки това, с цел да се приложи тази технология в индустриален мащаб, би трябвало да се решат редица механически и стопански провокации. Например, би трябвало да се усилят размерите и здравината на мембраните, да се усъвършенстват изискванията на работа на мембраните, да се понижат разноските за произвеждане на мембрани и да се приспособяват мембраните към другите типове петрол.
За да се форсира създаването на нови полимерни мембрани, учените са основали и принадлежности с изкуствен интелект, които могат да предвиждат работата на тези мембрани въз основа на дадени параметри. Тези принадлежности се основават на надълбоко машинно образование и употребяват огромни количества данни за свойствата на полимерите и нефта. По този метод учените могат да спестят време и запаси за пробните проби на мембраните и да се концентрират върху намирането на оптималните решения.
