Ученые нашли способ превращать тяжелую нефть в полезные наночастицы
Ученые выяснили, какие поверхностно-активные вещества позволяют удерживать такие частицы в устойчивом состоянии.
Ученые Сургутского государственного университета (СурГУ) в составе исследовательского коллектива предложили создавать управляемые наночастицы из побочных продуктов нефтедобычи. По их данным, такие вещества могут пригодиться при разработке составов технических жидкостей для промышленности. Результаты исследования представлены в Journal of Molecular Liquids, передаёт РИА Новости.
Тяжелые компоненты нефти, например асфальтены, отличаются сложным составом и не всегда находят широкое промышленное применение. Большая часть этих веществ считается трудноперерабатываемой и обычно складируется или сжигается. Лишь небольшая доля асфальтенов используется в производстве битума или в нефтегазовых технологиях, рассказала директор Института естественных и технических наук СурГУ, руководитель стратегического технологического проекта «Химия нефти» Юлия Петрова.
По ее словам, существует и другой подход: смесь относительно тяжелых органических веществ можно рассматривать как источник сырья для создания полезных углеродных материалов. Так, из асфальтенов можно получать наночастицы для повышения нефтедобычи — при добавлении в воду они помогают «выдавливать» нефть из горной породы.
Проблема слипания частиц
«Однако в воде они часто слипаются, образуют крупные агрегаты и теряют свои полезные свойства. Чтобы такие системы можно было применять на практике, частицы нужно «удержать» в растворе в виде устойчивого золя. Один из способов сделать это — подобрать подходящее поверхностно‑активное вещество (ПАВ), которое закрепляется на поверхности частиц, меняет их заряд и препятствует слипанию. Самый простой пример ПАВ — обычное хозяйственное мыло», — объяснила Петрова.
Исследователи СурГУ совместно с коллегами из Томского политехнического университета и Сколковского института науки и технологий выяснили, с помощью каких ПАВ можно стабилизировать углеродные наночастицы, полученные переработкой тяжелой фракции нефти, а также наночастицы из оксида титана (TiO₂) и оксида алюминия (Al₂O₃).
«Полученные результаты важны прежде всего потому, что позволяют целенаправленно подбирать пары «наночастица — ПАВ» для получения устойчивых водных дисперсий. Это может быть полезно для разработки новых и стабилизации имеющихся составов для нефтегазовой промышленности, а также для других задач, где требуется управлять поведением наночастиц в жидкости», — отметил один из авторов работы, младший научный сотрудник НОЦ СурГУ Дмитрий Зеленцов.
В ходе лабораторных экспериментов ученые установили, что углеродные наночастицы в сочетании с определенным ПАВ наиболее эффективно уменьшают межфазное натяжение в модельной системе н‑гексан/вода. Это показывает, что правильно подобранная «оболочка» из ПАВ может существенно менять поведение наночастиц на границе водной и углеводородной фаз, добавил Зеленцов.
В дальнейшем специалисты планируют проверить устойчивость системы «углеродные наночастицы — ПАВ — вода» в более сложных средах, включая высокоминерализованные растворы и модельные нефтяные системы.
Работа выполнена при поддержке Фонда научно‑технологического развития Ханты‑Мансийского автономного округа — Югры (грант № 2024‑535‑03). Развитие направления продолжается в рамках стратегического технологического проекта СурГУ «Химия нефти» федеральной программы «Приоритет‑2030» национального проекта «Молодежь и дети».