Новое вещество, которое поможет более эффективно хранить и перевозить метан, а также снизить риск его утечек, разработали российские ученые в составе научной группы. Разработка может быть применена для безопасной и «зеленой» транспортировки метана, который используется в качестве «бытового» газа, промышленного сырья и рассматривается как потенциальное топливо будущего, сообщили РИА Новости в Российском научном фонде (РНФ).
Метан — основной компонент природного газа, один из основных топливных источников энергии, однако его хранение и транспортировка требуют применения сложных технологий, поскольку он легко воспламеняем и летуч. Как рассказали в пресс-службе РНФ, существующие методы сжижения (превращение метана из газа в жидкость, чтобы он занимал в 600 раз меньше места) и сжатия метана имеют высокую стоимость.
Альтернативным способом хранения могут стать гидраты метана — кристаллические соединения, в которых молекулы газа заключены в «ячейки», сложенные из молекул воды. Такой способ отличается от сжижения тем, что молекулы метана вместе с водой находятся в твердом состоянии. Однако широкое применение гидратов ограничено медленным процессом их образования, а также тем, что нагревание или снижение давления приводит к их разрушению.
Ученые Казанского (Приволжского) федерального университета (Казань), Университета Бойнорда (Иран) и Хэнаньского технологического университета (Китай) разработали новое поверхностно-активное вещество — биосурфактант — на основе гидроксилированного олеата (соли органической кислоты, в которую добавили гидроксильную группу), позволяющее эффективно формировать стабильные гидраты метана. Данная разработка может использоваться для безопасной и «зеленой» транспортировки метана, рассказали в РНФ.
Для создания биосурфактантов исследователи использовали экологически безопасные и недорогие исходные материалы — касторовое масло и олеиновую кислоту. По словам исследователей, данный метод образования гидратов метана не будет оказывать негативное воздействие на окружающую среду в отличие от применения широко используемых для этой же цели синтетических поверхностно-активных веществ, например токсичного додецилсульфата натрия.
Слева: автоклавы с перемешивающим устройством для тестирования разработанных реагентов; справа: пеллета гидрата метана. Источник: Абдолреза Фархадиан
Результаты показали, что новый биосурфактант превращает в гидрат 95 процентов воды, в то время как додецилсульфат натрия – только 92 процента. Кроме того, он увеличивает емкость гидрата до 162 объемов метана на один литр гидрата, что примерно на 3 процента больше, чем у синтетического образца. Помимо этого, формируются более плотные и стабильные гранулы гидратов, которые удерживают метан даже после 15 дней хранения при температуре −5 °C.
«Хранение метана в форме гидрата снижает риск утечек. Это критически важно для предотвращения выбросов парниковых газов в атмосферу, которые способствуют глобальному изменению климата. Наше исследование поможет усовершенствовать и масштабировать технологии хранения метана, сделав их более экологически устойчивыми и эффективными», — рассказал руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, старший научный сотрудник лаборатории гидратных технологий утилизации и хранения парниковых газов Казанского (Приволжского) федерального университета Абдолреза Фархадиан, слова которого приводятся в сообщении.
Преимущества биосурфактанта в сравнении с аналогами связаны с наличием гидроксильной группы, которая улучшает его взаимодействие с водой и метаном, рассказали в пресс-службе РНФ. Кроме того, он устойчив к нагреванию, сохраняет свои свойства даже при 90 °C и позволяет создавать гидраты из морской воды, что устраняет необходимость дорогостоящих процессов опреснения. Это поможет активнее использовать технологию твердого природного газа и поддержат развитие экологически чистой химии.
Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в Journal of Colloid and Interface Science.
Если вы хотите стать героем публикации и рассказать о своем исследовании, заполните форму на сайте РНФ.
