Нефтяные отходы превратили в прочную и лёгкую керамику

Нефтешламы — одни из самых опасных отходов нефтедобычи. Они содержат углеводороды, тяжёлые металлы и химикаты, угрожающие окружающей среде. По данным Naked Science, при добыче 500 тонн нефти образуется целая тонна такого шлама. Учёные из Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) предложили перерабатывать эти отходы с помощью пиролиза, превращая их в углеродсодержащий материал. Добавив его в керамику, они получили лёгкий, пористый и прочный продукт, который к тому же снижает затраты энергии на производство.

Исследование, опубликованное в журнале Glass and Ceramics, проводилось в рамках программы «Приоритет-2030». Учёные выяснили, что добавление 15-20% переработанного нефтешлама в керамическую смесь не только улучшает её свойства, но и делает производство экономичнее.

Как отходы становятся стройматериалом

Обычно керамику производят из глины с различными добавками, которые делают материал прочнее и облегчают процесс обжига. Часто используют выгорающие компоненты — уголь, торф или древесные опилки. Они создают поры в структуре, уменьшают расход глины и даже помогают экономить топливо за счёт дополнительного выделения энергии при окислении. Однако если технология нарушена, изделие может получиться с дефектами — например, с чёрной сердцевиной из-за несгоревшего угля.

«Эксперименты показали, что в сравнении с образцами из чистой глины присутствие в добавке остатков пиролиза нефтешлама позволяет снизить температуру обжига с 1150 до 1080 градусов. Это сокращает энергопотребление и делает процесс более экономичным», — объясняет Елена Калинина, доцент кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ, кандидат технических наук.

Для испытаний учёные взяли нефтешлам с одного из российских заводов. После обезвоживания и пиролиза из него получили углеродсодержащий порошок, который раньше просто отправляли в отвалы. Оказалось, что каждый килограмм этого материала экономит до 1,28 МДж энергии при обжиге и заменяет 762 грамма глины.

Исследователи провели серию экспериментов, создавая образцы керамики с разным содержанием переработанного нефтешлама — от 10% до 30%. Лучшие результаты показали смеси с 15-20% добавки: они обладали высокой пористостью, но при этом оставались прочными. Более того, такая керамика может использоваться не только в строительстве, но и в системах очистки воды.

Это открытие даёт нефтяной промышленности шанс сократить объёмы опасных отходов, а производителям керамики — снизить затраты и выпускать более качественную продукцию. Теперь учёные работают над внедрением технологии в промышленность.