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Résumé:
Les scientifiques de Queen Mary ont créé un nouveau type de nanomembrane qui présente un moyen moins énergivore de fractionner les hydrocarbures du pétrole brut.
Des membranes extrêmement fines peuvent réduire l'énergie dépensée pour raffiner le pétrole brut en carburant et en plastique : les scientifiques de Queen Mary ont créé un nouveau type de nanomembrane qui présente un moyen moins énergivore de fractionner les hydrocarbures du pétrole brut
Londres, Royaume-Uni | Publié le 30 septembre 2022
La production mondiale de pétrole brut est actuellement d'environ 80 millions de barils par jour. Les hydrocarbures extraits du pétrole brut sont les principaux ingrédients de la fabrication de combustibles fossiles, de plastiques et de polymères. Le processus par lequel ils sont extraits est extrêmement énergivore.
La plupart des raffineries traitent le pétrole brut par distillation atmosphérique et sous vide, dans laquelle le pétrole brut est chauffé pour séparer les composés en fonction de leurs points d'ébullition. Les raffineries typiques traitent 100,000 250,000 à 1 500 barils/jour – certaines en traitent plus d'un million. La température maximale de distillation varie en fonction de la qualité du brut, mais les températures de distillation peuvent dépasser 1100 °C. Ce processus consomme 1 1 térawattheures par an, soit près de XNUMX % de la consommation mondiale d'énergie.XNUMX
La technologie membranaire qui peut séparer les molécules du pétrole brut selon leurs différentes tailles et classes pourrait être un processus beaucoup plus économe en énergie, consommant 90 % moins d'énergie que les colonnes de distillation. Des nanomembranes exceptionnellement minces se sont avérées efficaces pour extraire l'eau douce de l'eau de mer en rejetant le sel tout en permettant à l'eau de s'infiltrer par le processus d'osmose inverse (OI). Les chercheurs ont cherché à séparer les hydrocarbures du pétrole brut par une méthode parallèle.
Cela nécessite que les nanomembranes soient hydrophobes, ce qui peut fournir une affinité élevée et des voies rapides pour le traitement des hydrocarbures. Cependant, les nanomembranes conventionnelles utilisées pour l'osmose inverse sont de nature hydrophile et présentent une perméabilité limitée aux liquides d'hydrocarbures, restant trop faible pour la séparation industrielle du brut.
Une équipe dirigée par le professeur Andrew Livingston de l'Université Queen Mary de Londres a utilisé des amines oligomères multiblocs pour créer des nanofilms de polyamide hydrophobes qui offrent une perméance 100 fois plus rapide que celle des nanofilms hydrophiles. En réduisant l'épaisseur de la membrane à environ 10 nanomètres, ils ont atteint une perméance d'un ordre de grandeur supérieure à celle des membranes hydrophobes de pointe actuelles, avec une sélectivité comparable dans le fractionnement du vrai pétrole brut. Ainsi, les membranes développées par l'équipe pourraient réduire considérablement la consommation d'énergie du traitement du pétrole brut. L'analyse du fractionnement a été réalisée par ExxonMobil dans un laboratoire aux États-Unis.
Andrew Livingston, professeur de génie chimique à l'Université Queen Mary de Londres, a déclaré: «Une grande quantité d'énergie est consommée dans l'industrie séparant les molécules. L'objectif de nos recherches est de fournir des alternatives à faible consommation d'énergie à ces procédés. Grâce aux innovations dans la chimie que nous avons utilisée pour fabriquer ces membranes, nous pouvons réaliser des architectures moléculaires qui réalisent des séparations exquises et fournir des techniques moins gourmandes en ressources pour la séparation des molécules.
L'auteur co-correspondant de l'étude, le Dr Zhiwei Jiang, associé de recherche à l'Université Queen Mary de Londres, a déclaré : « Plus c'est fin, mieux c'est – le liquide traverse les membranes beaucoup plus rapidement, accélérant rapidement le processus et réduisant ainsi l'empreinte de l'usine lors de son traitement. quantité de liquides ».
Ce travail a été financé par ExxonMobil ; le Conseil européen de la recherche; Université des sciences et technologies du roi Abdallah ; et le Conseil de recherche en génie et en sciences physiques.
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Contacts :
Mélissa Bradshaw
Queen Mary University of London
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