Московские ученые придумали, как сделать дизельное топливо безопаснее

Особенно актуальна эта проблема для дизеля, где требования к чистоте продукта постоянно растут. Московские исследователи предложили решение, которое может заметно повысить качество очистки топлива и сделать этот процесс более доступным для промышленности.

МОСКВА, 17 авг – РИА Новости. Новый катализатор, созданный учеными из Москвы, способен удалять из дизельного топлива почти 100 процентов вредных примесей серы. Как сообщили РИА Новости в пресс-службе Российского научного фонда, разработанная технология не только повышает эффективность очистки, но и позволяет удешевить процесс, поскольку не требует применения высоких температур и высокого давления. Это делает метод более удобным и перспективным для практического использования.

В составе природной нефти, помимо углеводородов, которые являются основой топлива, присутствуют и сернистые соединения. Именно они считаются одной из главных проблем при производстве качественного топлива, так как полностью удалить их традиционными способами бывает сложно и затратно. Если топливо содержит много серы, при его сжигании в атмосферу выделяются вредные оксиды серы, способные вызывать кислотные дожди, ухудшать состояние окружающей среды и раздражать дыхательные пути у человека.

Разработка новых катализаторов особенно важна сегодня, когда промышленность стремится снизить экологическую нагрузку и одновременно сохранить высокую эффективность топливных процессов. Более мягкие условия очистки могут сократить энергозатраты, упростить технологические линии и сделать производство более безопасным. В перспективе подобные решения способны сыграть заметную роль в создании более чистых и экологичных видов топлива.

По этой причине бензин и дизельное топливо обычно очищают от сернистых примесей методом гидроочистки, то есть с применением водорода. Этот процесс давно используется в нефтепереработке, однако у него есть заметные ограничения. Для эффективной работы требуются высокие температуры — примерно 300–400 °C — и повышенное давление, что делает технологию энергозатратной и сложной в реализации. Кроме того, она не всегда справляется с удалением особенно устойчивых ароматических серосодержащих соединений, уточнили в Российском научном фонде (РНФ).

Чтобы решить эту проблему, ученые из Москвы разработали новый тип катализатора, который может упростить и повысить эффективность очистки топлива. В качестве основы они использовали гидроксиапатит — распространенный, безопасный для окружающей среды и химически устойчивый минерал. Его преимущество состоит еще и в том, что он легко получается из недорогих кальциевых и фосфатных соединений, выступающих в роли исходных веществ.

Затем исследователи пропитали гидроксиапатит раствором, содержащим ионы молибдата, и после термической обработки добились формирования на его поверхности активных фосфомолибдатных кластеров. Именно эти структуры и стали ключевым элементом нового материала, обеспечив ему каталитические свойства, сообщили в РНФ. Такой подход может стать основой для создания более доступных и эффективных технологий глубокой очистки нефтепродуктов от серы.

Разработка таких катализаторов особенно важна для современной нефтепереработки, поскольку позволяет существенно снизить содержание серы в топливе без применения сложных и дорогостоящих технологических схем. Полученный катализатор вместе с перекисью водорода добавили в образцы реального дизельного топлива, не проходившего предварительную очистку от серы, и провели реакцию при 70 °C и атмосферном давлении. В этих условиях перекись водорода выступила как окислитель: она преобразовала сернистые соединения в более легко удаляемые формы, а затем распалась на воду, благодаря чему удалось избежать образования токсичных и вредных побочных продуктов. Такой подход делает процесс более экологичным и безопасным по сравнению с традиционными методами очистки топлива.

В течение восьмичасового цикла катализатор продемонстрировал очень высокую эффективность, удалив из дизельного топлива более 99% серы. При этом материал сохранил свою активность даже после пяти последовательных циклов использования, что подтверждает его устойчивость и практическую пригодность. Подобная стабильность особенно ценна для промышленного применения, так как снижает затраты на замену катализатора и повышает общую рентабельность процесса.

По словам исследователей, сочетание недорогих исходных материалов, мягких условий проведения реакции и высокой степени очистки делает разработку экономически конкурентоспособной и перспективной для масштабирования. Кроме того, такая технология может стать основой для более энергоэффективных и экологичных методов глубокой очистки дизельного топлива в будущем.

В перспективе мы намерены создать новые системы, способные эффективно окислять серосодержащие соединения обычным кислородом воздуха. Это позволит отказаться от применения перекиси водорода, упростить технологический процесс и заметно снизить его стоимость. Такой подход особенно важен для промышленного внедрения, поскольку он делает метод более экономичным, экологичным и технологически удобным. Как отмечается в сообщении РНФ, об этом рассказала руководитель проекта, старший научный сотрудник лаборатории композиционных керамических материалов и биоматериалов Института металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова РАН Маргарита Гольдберг.

Кроме того, в исследовании принимали участие специалисты Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова. Совместная работа ученых позволила расширить научную базу проекта и приблизить его к практическому применению. В дальнейшем авторы рассчитывают продолжить поиск более эффективных и доступных решений для переработки серосодержащих соединений.

Исследование было проведено при участии специалистов Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН, Института общей физики имени А. М. Прохорова РАН и Института нефтехимического синтеза имени А. В. Топчиева РАН. В ходе работы ученые объединили усилия, чтобы получить более глубокое понимание изучаемого процесса и повысить эффективность применяемых подходов. Такой междисциплинарный формат позволил сопоставить результаты, полученные разными научными группами, и сделать выводы более обоснованными.

Итоги исследования были опубликованы в журнале Separation and Purification Technology, который специализируется на работах в области разделения веществ и очистки материалов. Публикация в таком издании подчеркивает практическую и научную значимость полученных данных. Работа была выполнена при поддержке Российского научного фонда, что позволило реализовать проект на высоком уровне и обеспечить его необходимыми ресурсами.

Источник и фото - ria.ru