Катализатор из озерного ила разработка для получения бионефти

Ученые из Института катализа Сибирского отделения (СО) РАН создали новый катализатор для получения бионефти. Основой для разработки стал углерод-минеральный материал из сапропелей – донных отложений пресных озер, которые образуются из отмерших растений, живых организмов и минеральных субстанций. 

Бионефть представляет собой жидкий продукт переработки растительных отходов, который содержит углеводороды и используется в качестве сырья для получения биодизеля, биокеросина и других экологически чистых топлив. Синтезирование бионефти требует применения биметаллических катализаторов – ускорителей реакции, которые содержат одновременно углеродные материалы и оксиды титана, алюминия или кремния.

«Сапропель в своем составе имеет и то, и другое — оксиды в минеральной матрице и углерод на ее поверхности. Суммарно этот материал соединяет в себе все плюсы этих носителей», – цитирует Институт Катализа СО РАН одного из авторов исследования Елену Терехову.

Проект реализовывался в Омской области, где немало озер с большими запасами сапропелей. Состав донных отложений отличается не только от озера к озеру, но даже в пределах одного водоема. Чтобы нивелировать эту разницу, ученые насыщали сырье углекислым газом, обрабатывали его в азотной кислоте и наносили на него соединения никель-меди и никель-молибдена. Затем участники проекта провели модельные реакции гидрирования и переработки тяжелых нефтяных остатков, которые показали, что новый катализатор отличается активностью и устойчивостью, т.е. способностью ускорять химическую реакцию и при этом сохранять эффективность по мере ее протекания.

Ученые на завершающем этапе смоделировали процесс получения бионефти, сырьем для которой также стали сапропели. Озерный ил подвергся многостадийной переработке, в том числе с помощью крекинга (высокотемпературного расщепления), конденсации, гидрирования (присоединения водорода к органическому веществу) и экстракции. Высушенное сырье размещалось в реактор с водородным растворителем, где при участии сапропелевого катализатора часть сырья разрушалась и переходила из твердого состояния в жидкое. В результате ученые получили бионефть с содержанием углеводородов в 30%.

Авторы исследования в дальнейшем планируют заменить в катализаторе никель на железо, что обеспечит замкнутый цикл: извлекаемый ил будет использоваться для многостадийного получения бионефти при добавлении катализатора, имеющего ту же природу, что и сырье. После этого твердый остаток будет размещаться в земле в качестве удобрения.