Znanstvenici su razvili novu, jeftinu polimernu membranu koja omogućuje razdvajanje sastojaka sirove nafte na sobnoj temperaturi. Tehnologija bi mogla značajno smanjiti energetsku potrošnju rafinerija, emisije ugljikova dioksida i troškove prerade, a njezina je dodatna prednost mogućnost primjene u postojećim postrojenjima bez velikih infrastrukturnih zahvata.
Istraživanje su proveli znanstvenici Korejskog naprednog instituta za znanost i tehnologiju (KAIST) i Tehnološkog instituta Georgije (Georgia Institute of Technology), a rezultati su objavljeni u časopisu Nature.
Za razliku od dosadašnjih pokušaja membranskog razdvajanja sirove nafte, koji su se uglavnom oslanjali na posebne, selektivne površinske slojeve, istraživači su primijenili jednostavniji pristup. Sirovu naftu propustili su izravno kroz poroznu membranu izrađenu od poliakrilonitrila (PAN), jeftinog i kemijski stabilnog polimera koji se već koristi u industriji membranskih tehnologija.
Razdvajanje bez zagrijavanja na više od 350 stupnjeva
Tijekom procesa pokazalo se da teži ugljikovodici imaju tendenciju vezivanja uz stijenke pora membrane. Njihovo postupno nakupljanje sužava pore i stvara vrlo uske kanale, promjera manjeg od dva nanometra, kroz koje se različite molekule ugljikovodika razdvajaju ovisno o svojim svojstvima.
Takav mehanizam, koji istraživači opisuju kao djelovanje svojevrsnog „začepljenog filtra”, omogućuje razdvajanje bez prethodnog zagrijavanja sirove nafte. To je važno jer se u konvencionalnim rafinerijskim procesima nafta prije atmosferske destilacije zagrijava na temperature iznad 350 °C.
Prema rezultatima istraživanja, nova membrana ostvarila je brzinu propusnosti sirove nafte približno 23 puta veću od prethodno objavljenih najboljih rezultata za membransko razdvajanje sirove nafte. Pritom je zadržala stabilne performanse tijekom 28 uzastopnih dana rada.
Potencijalno smanjenje troškova i emisija
Simulacije primjene tehnologije u rafinerijskom procesu pokazale su da bi njezina integracija mogla smanjiti potrošnju energije za 31,6 posto, emisije CO₂ za 37,6 posto te operativne troškove za 36 posto.
Istraživači pritom naglašavaju da membranska tehnologija ne bi u potpunosti zamijenila konvencionalnu destilaciju. Njezina je potencijalna uloga u početnoj fazi prerade, u kojoj bi se dio sastojaka sirove nafte odvojio prije ulaska u energetski zahtjevne termičke procese. Time bi se smanjilo opterećenje destilacijskih jedinica i potreba za zagrijavanjem cjelokupne količine sirove nafte.
Dodatna prednost je mogućnost primjene u postojećim rafinerijama ugradnjom modularnih filtracijskih jedinica, bez potrebe za velikim promjenama postojeće infrastrukture. Budući da se koristi relativno jeftin i već industrijski zastupljen polimerni materijal, istraživači smatraju da bi tehnologija mogla imati i prednosti u pogledu troškova proizvodnje i povećanja kapaciteta.
Ipak, navedena smanjenja potrošnje energije, emisija i troškova temelje se na simulacijama, a ne na potvrđenim rezultatima komercijalne primjene u rafinerijama. Za procjenu stvarnog potencijala bit će potrebno dodatno ispitati dugotrajnost membrana, njihovo ponašanje pri različitim sastavima sirove nafte i mogućnosti primjene u industrijskim razmjerima.
