فناوری جدید شیوه ارزان‌تری برای پالایش نفت خام ارائه می‌دهد

به گزارش مجله خبری نگار/از «ساینس»، با وجود تلاش‌هایی برای حرکت به سمت منابع تجدیدپذیر انرژی، اما نفت همچنان ستون فقرات جامعه مدرن باقی مانده است. نفت سوخت لازم برای گرمایش و حمل و نقل و تولید مواد شیمیایی برای انواع اقلام از پلاستیک تا مواد دارویی را فراهم می‌سازد.

اما همه این کاربرد‌ها مستلزم تجزیه نفت خام به اجزای مختلف آن است. فرایند جداسازی که بطور سنتی به گرما وابسته است، نیازمند مقدار زیادی انرژی است و منشاء انتشار حدود یک درصد از گاز‌های گلخانه‌ای در سال است.

اما اکنون شیمی‌دان‌ها می‌گویند یک ماده تولیدی جدید ممکن است روزی به کاهش این اثر کربنی و مصرف ۲۳۰ گیگاواتی برق سالانه یاری برساند. محققان هفته گذشته گزارش دادند که یک غشای جدید می‌تواند انرژی مورد نیاز برای جداسازی اجزای نفت خام را به میزان بیش از نیم کاهش دهد. چنین غشا‌هایی نه تنها استفاده از نفت خام را سبزتر (کم آلاینده‌تر) می‌سازد، بلکه این کار را برای پالایشگاه‌ها ارزان‌تر خواهد کرد، زیرا هزینه‌های میلیاردی انرژی را کاهش خواهد داد.

نفت خام ترکیبی از ده‌ها هزار ماده شیمیایی است. اولین گام در پالایش نفت خام جداسازی این ترکیبات از طریق تقطیر است و برای این کار نفت خام تا حد ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد گرم می‌شود. اجزای سبک تر، مانند ترکیباتی که بنزین را تشکیل می‌دهند، در دما‌های پایین‌تر تبخیر و جذب می‌شوند. اجزای سنگین‌تر، مانند روغن گرمایش خانه در دمای بالاتر تبخیر می‌شوند.

محققان دانشگاه «کویین مری» در لندن گزارش دادند که امکان جداسازی ترکیبات نفت با غشا بجای تقطیر وجود دارد. این محققان با رویکردی تازه از پلیمر‌های جدید برای ساخت غشا‌های مورد استفاده در برخورد با مواد هیدروکربنی استفاده کردند.

به گفته «نیل راگنکار» مهندس شیمی در شرکت اکسون، تغییر از فرایند تقطیر به سمت استفاده از غشا می‌تواند هزینه گرم کردن نفت خام را تا ۵۰ درصد و هزینه برق را تا ۷۵ درصد کاهش دهد.

محققان پلیمر‌هایی تشکیل دهنده غشا‌های معمولی را اصلاح کردند. آن‌ها ابتدا پلیمر‌های منفرد ساختند و یک بخش آبگریز یا روغن مانند را به یک رشته آبدوست یا آب مانند متصل کردند. هنگامی که این مولکول‌ها به مخلوطی از روغن و آب اضافه شدند، به طور خود به خود به شکل حباب‌های کوچک درآمدند و بخش آبگریز سمت داخل قرار گرفت. محققان سپس از تکنیک پلیمریزاسیون سطحی برای توزیع این حباب‌های کوچک در یک ورقه فوق نازک پیوسته استفاده کردند و تمام واحد‌های پلیمری را به یکدیگر متصل کردند تا یک غشای قوی تشکیل دهند.

هسته‌های آبگریز به هیدروکربن‌های منتخب (بر اساس اندازه و سایر ویژگی‌ها) اجازه می‌دهد به آسانی از میان آن‌ها عبور کنند - حدود ۱۰ برابر سریع‌تر از غشا‌های قبلی جداسازی روغن. محققان همچنین نشان دادند که با تنظیم ترکیب شیمیایی پلیمرها، می‌توانند غشا‌های مختلفی ایجاد کنند که به طور انتخابی از میان هیدروکربن‌های با اندازه‌های مختلف عبور کنند