Çinli bilim insanları, petrol arıtma sürecinde tüketilen enerji miktarını yaklaşık yüzde 90 azaltan yeni bir teknik geliştirdiklerini açıkladı.
Çalışmada kullanılan teknolojinin endüstri için ölçeklendirilebilmesi halinde üretim maliyetleri ve emisyonlar büyük ölçüde azalacak, süreç daha hassas hale gelecek ve ürün değeri artacak.
Hammadde petrol doğrudan benzin veya plastik haline getirilemez.
Bunun yerine rafinerilerin her bir bileşeni kullanıma uygun hale getirmeden önce farklı parçalara ayırması gerekir; bu, sürecin en enerji yoğun bölümlerinden biridir.
Bunun geleneksel yolu damıtımdır. Damıtım, kaynama noktası açısından küçük farklara dayanır ve karışımın tekrar tekrar ısıtılarak buharlaştırılıp yoğunlaştırılmasını gerektirir; bu işlem çok fazla enerji kullanır ve nispeten hassas değildir.
Yeni süreç moleküler düzeyde çalışır, farklı bileşikleri seçer ve onları en uygun üretim hattına gönderir; böylece kaynakların kullanımı maksimize edilir.
Dalian Institute of Chemical Physics’tan araştırmacılar tarafından “moleküler arıtma” olarak tanımlanan teknik, ham petrolde bulunan farklı molekülleri ayırmak için kimyasal bir membran kullanır.
Bu metal organik çerçeve membranları, özel olarak tasarlanmış gözenekleri ve yüzey özellikleri ile farklı görevleri yerine getiren birer moleküler elek görevi görür.
Kademeli membran ayırma olarak bilinen süreç, moleküllerin boyutlarına göre taramayla başlar.
Moleküller benzer görünse de boyutları yaklaşık 0,1 nanometre fark eder. Özel olarak üretilmiş bir membran, etilen üretiminde kullanılan daha küçük düz zincirli ve tek dallı alkanları ayıran çok ince bir elek gibi çalışır.
İkinci aşamada kalan moleküller boyut olarak birbirine daha da yakındır; farkları 0,01 nm’den azdır.
Bu aşamada yüzey kimyasını kullanarak molekülleri “tanıyan” ve plastik, reçine ve lif yapımında gerekli ara maddeler olan kimyasal aromatikleri, benzin üretiminde kullanılan çok dallı alkanlar ve sikloalkanlardan ayıran başka bir membran kullanılır.
Ekib, membranların gözenek boyutu ve yüzey kimyasını farklı ayırma görevlerini yerine getirecek şekilde sürekli ayarlamak için tanen asidi mikro-oyulma yöntemini kullandı.
İki membran seri olarak kullanıldığında ekip, 15 bileşen içeren simüle edilmiş hafif nafta karışımını test etti.
Laboratuvarda karışım, çalışmanın belirttiğine göre yüzde 85 ile 90 arasında geri kazanım oranıyla yüksek değerli üç ürün grubuna ayrıldı.
Daha önemlisi, petrolün tekrar tekrar ısıtılmasına, buharlaştırılmasına ve yoğunlaştırılmasına gerek kalmadığı için süreç, geleneksel damıtım sürecine kıyasla yaklaşık yüzde 91 daha az enerji kullandı.
Geçen ay National Science Review’de yayımlanan makalelerinde araştırmacılar şunları yazdı: “Önerilen kademeli ayırma paradigması, petrokimyasal arıtma için yeni bir platform sunuyor; değer elde etmeyi en üst düzeye çıkarırken enerji verimliliğini büyük ölçüde iyileştiriyor.”
