Полезное сырье из «тяжелой нефти» — российские ученые нашли способ получат наноматериалы
Ученые Сургутского государственного университета (СурГУ) совместно с исследователями Томского политехнического университета и Сколковского института науки и технологий предложили новый способ превращения тяжелых компонентов нефти в функциональные наноматериалы. Речь идет прежде всего об асфальтенах — сложной фракции углеводородного сырья, подходящую для получения углеродных наночастиц, сообщает ria.ru.
Исследование посвящено управлению свойствами таких частиц в воде с помощью поверхностно-активных веществ (ПАВ). Результаты опубликованы в Journal of Molecular Liquids.
Углеродные наночастицы из «тяжелой нефти»
Для нефтяной отрасли проблема имеет вполне практическое значение. Асфальтены относятся к наиболее тяжелым и химически сложным компонентам нефти. При определенных условиях они способны объединяться в более крупные структуры и выпадать в осадок, создавая проблемы при добыче, транспортировке и переработке сырья. Поэтому часть подобных тяжелых фракций сегодня рассматривается не как ценное самостоятельное сырье, а как трудноперерабатываемый остаток.
Читайте по теме: динозавры уже ходили по нефти – геолог развеяла популярный миф
Сургутские исследователи предлагают изменить сам подход к этому материалу. Вместо складирования или сжигания тяжелую нефтяную фракцию можно рассматривать как исходное сырье для производства углеродных наночастиц. В перспективе они способны использоваться в технологических жидкостях, в том числе при повышении нефтеотдачи пластов. Идея заключается в том, что специально подготовленные частицы, введенные в водную систему, способны влиять на взаимодействие воды, нефти и поверхности горной породы, помогая извлекать из пласта остаточную нефть.
Сложности в работе с наночастицами из нефти
Однако именно вода становится одним из главных препятствий для практического применения технологии. Наночастицы обладают высокой поверхностной активностью и склонны объединяться между собой. Вместо равномерного распределения в жидкости образуются более крупные агрегаты, из-за чего материал теряет часть исходных свойств. Решением может стать стабилизация частиц при помощи ПАВ. Такие вещества закрепляются на поверхности наночастиц, изменяют их заряд и препятствуют слипанию. По простому принципу работает даже обычное мыло, хотя промышленная технология требует значительно более точного подбора химического состава.
В лабораторной работе ученые исследовали взаимодействие ПАВ сразу с несколькими типами наноматериалов — углеродными частицами, а также частицами оксида титана TiO₂ и оксида алюминия Al₂O₃. Они оценивали, как меняются заряд частиц, их склонность к агрегации и поведение на границе воды и углеводородной среды. В качестве модельной системы использовалась смесь н-гексана и воды. Авторы установили, что подбор определенной комбинации наночастиц и ПАВ позволяет существенно менять межфазные свойства системы.
Именно снижение межфазного натяжения считается одним из важных факторов для технологий увеличения нефтеотдачи. Чем эффективнее удается воздействовать на границу между водой и нефтью, тем больше возможностей появляется для изменения движения углеводородов внутри пористой породы. При этом речь пока идет не о готовой промышленной технологии, а о фундаментальной и лабораторной стадии исследований. Ученым еще предстоит проверить, насколько устойчивой окажется система в условиях, максимально приближенных к реальным месторождениям.
Ранее на сайте pronedra.ru писали, что подход к нефти Венесуэлы меняется – Россия и ОАЭ нашли способ оптимизировать добычу
