Ученые поняли, как превратить "тяжелую нефть" в полезное сырье

МОСКВА, 10 авг. Создавать управляемые наночастицы из побочных продуктов нефтедобычи предложили ученые СурГУ в составе исследовательского коллектива. Такие вещества могут быть полезны при разработке составов технических жидкостей, используемых в промышленности. Результаты представлены в Journal of Molecular Liquids.

Тяжелые компоненты нефти, например асфальтены, отличаются сложным составом и не всегда находят широкое промышленное применение, рассказали ученые Сургутского государственного университета (СурГУ). Большая часть этих веществ считается трудноперерабатываемой и, как правило, складируется или сжигается. Лишь некоторое количество асфальтенов используется в производстве битума или нефтегазовых технологиях, отметила директор Института естественных и технических наук СурГУ, руководитель стратегического технологического проекта "Химия нефти" Юлия Петрова.

Специалист подчеркнула, что есть и другая точка зрения: смесь относительно тяжелых органических веществ можно рассматривать как источник сырья для создания полезных углеродных материалов. Например, из асфальтенов можно получать наночастицы для повышения нефтедобычи — при добавлении в воду они помогут "выдавить" нефть из горной породы.

"Однако в воде они часто слипаются, образуют крупные агрегаты и теряют свои полезные свойства. Чтобы такие системы можно было применять на практике, частицы нужно "удержать" в растворе в виде устойчивого золя. Один из способов сделать это — подобрать подходящее поверхностно‑активное вещество (ПАВ), которое закрепляется на поверхности частиц, меняет их заряд и препятствует слипанию", — объяснила Петрова, добавив, что самый простой пример ПАВ — обычное хозяйственное мыло.

Исследователи СурГУ совместно с коллегами из Томского политехнического университета и Сколковского института науки и технологий выяснили, с помощью каких ПАВ можно стабилизировать углеродные наночастицы, полученные переработкой тяжелой фракции нефти, а также из оксида титана (TiO₂) и оксида алюминия (Al₂O₃).

"Полученные результаты важны прежде всего потому, что позволяют целенаправленно подбирать пары "наночастица — ПАВ" для получения устойчивых водных дисперсий. Это может быть полезно для разработки новых и стабилизации имеющихся составов для нефтегазовой промышленности, а также для других задач, где требуется управлять поведением наночастиц в жидкости", — отметил один из авторов работы, младший научный сотрудник НОЦ СурГУ Дмитрий Зеленцов.

В ходе лабораторных экспериментов ученые установили, что углеродные наночастицы в сочетании с определенным ПАВ наиболее эффективно уменьшают межфазное натяжение в модельной системе н‑гексан/вода. Это показывает, что правильно подобранная "оболочка" из ПАВ может существенно менять поведение наночастиц на границе водной и углеводородной фаз, добавил Зеленцов.

В будущем специалисты планируют проверить устойчивость системы "углеродные наночастицы — ПАВ — вода" в более сложных средах, включая высокоминерализованные растворы и модельные нефтяные системы.

Работа выполнена при поддержке Фонда научно‑технологического развития Ханты‑Мансийского автономного округа — Югры (грант № 2024‑535‑03). Развитие направления продолжается в рамках стратегического технологического проекта СурГУ "Химия нефти" федеральной программы "Приоритет‑2030" национального проекта "Молодежь и дети".