Výzkumníci z Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) a Georgia Institute of Technology vyvinuli membránu, která dokáže oddělovat různé složky surové ropy při pokojové teplotě. Výsledky zveřejnili v časopise Nature. Technologie by podle procesních simulací mohla snížit spotřebu energie při rafinaci o 31,6 procenta, emise oxidu uhličitého o 37,6 procenta a provozní náklady o 36 procent. Jde však o odhady založené na modelování, nikoli o úspory ověřené v průmyslové rafinerii.
Ropa se dnes zpracovává především destilací. Při ní se směs zahřívá na více než 350 °C, část látek se odpaří a následně se ochlazuje a odděluje podle teploty varu. Tento postup je energeticky náročný. Podle podkladů studie spotřebuje destilace surové ropy ve světě přibližně 1100 terawatthodin energie ročně.
Zanášení pórů změnilo vlastnosti membrány
Nová membrána je vyrobena z porézního polyakrylonitrilu, známého pod zkratkou PAN. Jde o polymer, tedy dlouhé molekuly tvořící plastický materiál, který se už používá jako podpůrná vrstva v některých průmyslových filtračních systémech. Výzkumníci na její povrch nepřidali zvláštní separační vrstvu, jak bývá u membrán pro molekulární dělení obvyklé.
Po průchodu ropy se uvnitř pórů začaly hromadit těžší uhlovodíky. Tento jev se označuje jako zanášení membrány neboli fouling a při běžné filtraci obvykle zhoršuje její výkon. V tomto případě však usazeniny postupně zúžily póry na kanály menší než dva nanometry. Nanometr je miliardtina metru. Takto vzniklé průchody umožnily rychlejší průchod lehčím složkám, například naftě, benzinu a petroleji, zatímco těžší látky procházely obtížněji.
Membrána podle studie dosáhla přibližně třiadvacetkrát vyšší propustnosti než dříve uváděné membrány pro oddělování ropy. Stabilní výkon si udržela po dobu 28 dnů nepřetržitého provozu. Zkoušky přitom neprobíhaly pouze s umělou směsí, ale se skutečnou ropou dodanou společností HD Hyundai Oilbank. To umožnilo sledovat chování materiálu ve složité směsi uhlovodíků podobné průmyslovým vstupním surovinám.
Autoři navrhují používat membránu jako předstupeň před klasickou destilací. Ropa by se nejprve rozdělila při nižší teplotě a do stávajícího destilačního zařízení by vstupovala částečně upravená směs. Simulace pro takové zapojení předpověděly kromě nižší spotřeby energie a emisí také 20,7procentní pokles spotřeby chladicí vody. Výzkumníci odhadli, že případné nasazení technologie v korejském rafinérském a petrochemickém průmyslu by mohlo zabránit emisím asi deseti milionů tun skleníkových plynů ročně.
Nejistotou zůstává převedení výsledků do velkého průmyslového měřítka. Tým chce dále řešit výrobu membrán s větší plochou a ověřit jejich spolehlivost při dlouhodobém provozu. Studie proto ukazuje především nový způsob, jak lze zanášení využít k vytvoření separačních kanálů; sama o sobě ještě nedokládá, že technologie nahradí rafinérskou destilaci. Podobný princip by podle autorů mohl najít uplatnění také při zpracování olejů vznikajících při recyklaci plastů, při získávání rozpouštědel nebo při čištění biopaliv.
Zdroj: ScienceDaily
Tento článek byl vytvořen s pomocí umělé inteligence a redakčně zkontrolován.