Академия

В Институте катализа СО РАН созданы катализаторы на основе озерного ила для получения бионефти

В Институте катализа СО РАН созданы катализаторы на основе озерного ила для получения бионефти

Специалисты омского Центра новых химических технологий ИК СО РАН (ЦНХТ ИК СО РАН) создали высокоактивные катализаторы для получения бионефти. Носитель этих систем – углерод-минеральный материал из сапропелей, озерного ила. Полученные катализаторы позволили достичь высокого содержания углеводородов в бионефти на уровне 30 %, что упростит дальнейшее создание из нее биотоплив.

Сапропели – это донные отложения пресных озер, которые образуются из отмерших растений, живых организмов и минеральных субстанций. В основном их применяют в сельском хозяйстве и оздоровительной медицине.

В Омской области много озер с большим запасом сапропелей. Ученые ЦНХТ ИК СО РАН исследуют этот материал как возобновляемое сырье, которое можно использовать в зеленой химии. Содержание в озерном сапропеле минеральной и органической частей позволило создать из него носитель катализаторов для процесса производства бионефти – как из самого сапропеля, так и из другого органического сырья. Бионефть – это исходный материал для получения биодизеля, биокеросина и других видов экологически чистых топлив.

«Традиционные носители биметаллических катализаторов для биоэнергетики – это природные или синтетические углеродные материалы и оксиды – алюминия, титана, 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», – рассказывает автор исследования, научный сотрудник лаборатории катализаторов органического синтеза ЦНХТ ИК СО РАН, к.х.н. Елена Терехова.

Состав сапропелей отличается не только от озера к озеру, но даже в пределах одного водоема. Чтобы нивелировать эту разницу, ученые карбонизировали сырье, а затем обрабатывали полученный углерод-минеральный материал в азотной кислоте. Эффективность полученных носителей с нанесенными на них соединениями никель-меди и никель-молибдена оценивали в модельных реакциях гидрирования и переработки тяжелых нефтяных остатков. Проверка показала, что катализаторы имеют высокую активность и устойчивость.

Микрофотография никелевого катализатора на основе углерод-минерального носителя из сапропеля.

Процесс получения бионефти моделировали с помощью имитации промышленного процесса гидроожижения сапропеля. Гидроожижение – это целый комплекс процессов, включающий в себя крекинг и деструкцию органической массы сырья, конденсацию, гидрирование, экстракцию. Высушенное сырье помещали в реактор, и под воздействием растворителя в среде водорода при участии сапропелевого катализатора органическая часть сырья разрушалась и переходила из твердого состояния в жидкое.

Часто сырье для биотоплива, полученное в ходе гидроожижения, содержит много кислорода и азота, что снижает его качество. Эксперимент показал высокое содержание углеводородов в бионефти – 30 %. Это значит, что из нее можно произвести более качественное биотопливо.

По словам Елены Тереховой, в качестве сырья для производства бионефти с помощью созданных катализаторов можно использовать бурый уголь, лигнин, солому, мискантус, опилки и другие органические субстанции. В планах ученых заменить в катализаторе никель на железо, и тогда при использовании сапропеля система замкнется сама на себя: озеро очищают, добывают ил, получают бионефть с помощью катализатора одной с сырьем природы, а твердый остаток после гидроожижения помещают в землю как удобрение.

Второй этап, над которым планируют работать ученые, – гидроочистка жидких продуктов гидроожижения от кислорода и азота с помощью других созданных в ЦНХТ ИК СО РАН катализаторов, чтобы можно было получить чистое биотопливо.

Источник: ФИЦ «Институт катализа СО РАН».

Новости Российской академии наук в Telegram →