• Русский

Ученые КФУ нашли неожиданное применение подсолнечному маслу

Научный проект был реализован при грантовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по направлению конкурса «Ресурсы Арктики».

Известный фразеологизм «как по маслу», подразумевающий отсутствие затруднений и помех, является не только популярным наречием, но и наглядно отражает суть нового открытия казанских химиков. Подсолнечное масло, которое есть в арсенале каждой домохозяйки, можно применить не только в кулинарии, быту и косметологии – оно позволит избежать осложнений (газовые гидраты и коррозия) при добыче нефти и газа. Недооценивать возможности столь доступного и бюджетного продукта явно не стоит – его эффективность достаточно высока, поэтому ученые приоритетного направления «Эконефть» намерены применить разработанные на его основе ингибиторы в суровых арктических условиях. Уникальные реагенты показали высокую эффективность во время лабораторных испытаний. Они помогут природному газу «не замерзать» (образовывать гидраты) в скважинах при добыче углеводородных ресурсов в Арктике. Подробности работы были опубликованы в Energy.

Основные работы по реализации научного проекта прошли на базе Казанского федерального университета. Способность полученных соединений мешать газу реагировать с водой была оценена в Российском государственном университете нефти и газа имени И.М. Губкина, а для проведения квантово-химических расчетов казанские ученые привлекли специалистов из Ирана – Университета имени Шахида Бехешти и Исфаханского университета.

Добыча и транспортировка углеводородов в Арктике признана сложной и проблематичной задачей, одной из проблем которой является образование гидратов. Главной причиной их образования являются низкие температуры арктической зоны. Поскольку месторождения находятся, в основном, на шельфе, то транспортировку и добычу приходится вести прямо на дне океана, несмотря на высокое давление, что также является причиной образования большого количества газовых гидратов, блокирующих процесс добычи. Сегодня миру известно несколько способов борьбы с «газогидратными пробками». Самый распространенный и примитивный – вырезать их. Но это метод имеет немало недостатков, крайне неэффективен, небезопасен и к тому же давно устарел. На смену данной технологии пришли ингибиторы. Однако все из ныне существующих имеют различные побочные эффекты: одни экологически небезопасны, другие слишком дороги. Поэтому химики приоритетного направления «Эконефть» КФУ сделали ставку на бюджетный, доступный и биоразлагаемый продукт, добавив его в «рецепт» создания ингибитора, по-настоящему уникального по своим свойствам.

«Мы выяснили, что подсолнечное масло можно модифицировать несколькими способами, также из него можно синтезировать множество молекул. Присутствие алкильных цепей в его структуре может улучшить ингибирование гидратов. Молекулы на основе подсолнечного масла могут легко разлагаться из-за наличия в их структуре сложноэфирных групп», – объяснил схему работы новых ингибиторов научный сотрудник НИЛ «Реологические и термохимические исследования» Абдолреза Фархадиан.

Очевидно, когда речь идет о работе на морских месторождениях, невозможно не учитывать вопросы экологии, чтобы применяемые компоненты не были токсичными и не ложились тяжелым бременем на окружающую среду. Поэтому задача ученых заключалась не только в эффективности ингибитора, но и в его экологической безопасности для водной среды и его обитателей.

«Когда мы разрабатывали данный реагент, мы искали основу для синтеза молекул, которые будут наименее токсичными, биоразлагаемыми, и обратили внимание на природные соединения, в первую очередь на натуральные природные масла. С точки зрения химии нас заинтересовало именно подсолнечное масло. Во-первых, оно позволяет по своей структуре реализовать именно тот метод синтеза, который мы придумали. Во-вторых, подсолнечное масло как раз является натуральным продуктом, нетоксичными и биоразлагаемым. Именно то, что нам нужно», – пояснил причину выбора данного продукта руководитель САЕ «Эконефть», заведующий кафедрой разработки и эксплуатации месторождений трудноизвлекамых углеводородов ИГиНГТ КФУ Михаил Варфоломеев.

«Следует отметить, что новый ингибитор на основе подсолнечного масла также позволяет одновременно «убить двух зайцев» – газовые гидраты и коррозию трубопровода. При наличии таких комплексных осложнений при добыче нефти и газа предлагаемые многофункциональные ингибиторы могут быть более эффективными, чем используемые в промышленности смеси реагентов», – старший научный сотрудник НИЛ «Реологические и термохимические исследования» Андрей Стопорев.

К слову, данная разработка является далеко не первым изобретением ученых «Эконефти» из сферы «зеленых технологий». Напомним, в 2019 году исследователи синтезировали не менее эффективные ингибиторы на основе касторового масла, которые одинаково эффективно устраняют как газовые гидраты, так и коррозию.

 Сегодняшняя «картина маслом» такова, что решением масштабной северной задачи может выступить достаточно доступное и недорогое средство, а саму методику можно легко реализовать в современной промышленности. Также весьма высока перспектива начала пилотных испытаний, которая станет новым этапом реализации данной разработки, что позволяет ожидать непременного вхождения данной технологии в практическую плоскость, тем более для этого уже есть все предпосылки.