Membrane squisitamente sottili possono ridurre l'energia spesa per la raffinazione del petrolio greggio in carburante e plastica: gli scienziati della Queen Mary hanno creato un nuovo tipo di nanomembrana che presenta un modo meno energivoro per frazionare gli idrocarburi dal petrolio greggio

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Abstract:
Gli scienziati della Queen Mary hanno creato un nuovo tipo di nanomembrana che presenta un modo meno energivoro per frazionare gli idrocarburi dal petrolio greggio.

Membrane squisitamente sottili possono ridurre l'energia spesa per la raffinazione del petrolio greggio in combustibile e plastica: gli scienziati della Queen Mary hanno creato un nuovo tipo di nanomembrana che presenta un modo meno energivoro per frazionare gli idrocarburi dal petrolio greggio

Londra, Regno Unito | Inserito il 30 settembre 2022

La produzione mondiale di greggio è attualmente di circa 80 milioni di barili al giorno. Gli idrocarburi estratti dal petrolio greggio sono gli ingredienti principali per la produzione di combustibili fossili, plastica e polimeri. Il processo mediante il quale vengono estratti è estremamente ad alta intensità energetica.

La maggior parte delle raffinerie elabora il petrolio greggio utilizzando la distillazione atmosferica e sotto vuoto, in cui il petrolio greggio viene riscaldato per separare i composti in base ai loro punti di ebollizione. Le raffinerie tipiche lavorano da 100,000 a 250,000 barili al giorno – ci sono alcune lavorazioni che superano il milione. La temperatura massima per la distillazione varia in base alla qualità del grezzo, ma le temperature di distillazione possono superare i 1 °C. Questo processo consuma 500 terawattora all'anno, quasi l'1100% del consumo energetico globale.1

La tecnologia a membrana in grado di separare le molecole nel petrolio greggio in base alle loro diverse dimensioni e classi potrebbe essere un processo molto più efficiente dal punto di vista energetico, consumando il 90% in meno di energia rispetto alle colonne di distillazione. Nanomembrane eccezionalmente sottili si sono rivelate efficaci per l'estrazione di acqua dolce dall'acqua di mare respingendo il sale consentendo al contempo all'acqua di permeare attraverso il processo di osmosi inversa (RO). I ricercatori hanno cercato di separare gli idrocarburi dal petrolio greggio con un metodo parallelo.

Ciò richiede che le nanomembrane siano idrofobiche, il che può fornire un'elevata affinità e percorsi rapidi per l'elaborazione degli idrocarburi. Tuttavia, le nanomembrane convenzionali utilizzate per RO sono di natura idrofila e mostrano una permeabilità limitata dei liquidi idrocarburici, rimanendo troppo basse per la separazione industriale del greggio.

Un team guidato dal professor Andrew Livingston della Queen Mary University di Londra ha utilizzato ammine oligomeriche multiblocco per creare nanofilm idrofobici di poliammide che forniscono una permeanza 100 volte più veloce di quella dei nanofilm idrofili. Riducendo lo spessore della membrana a circa 10 nanometri, hanno ottenuto una permeanza di un ordine di grandezza superiore alle attuali membrane idrofobiche all'avanguardia, con una selettività comparabile nel frazionamento del vero petrolio greggio. Di conseguenza, le membrane sviluppate dal team potrebbero ridurre notevolmente il consumo energetico della lavorazione del petrolio greggio. L'analisi del frazionamento è stata eseguita da ExxonMobil in un laboratorio negli Stati Uniti.

Andrew Livingston, professore di ingegneria chimica alla Queen Mary University di Londra, ha dichiarato: "Una grande quantità di energia viene consumata nell'industria che separa le molecole. Lo scopo della nostra ricerca è fornire alternative a bassa energia a questi processi. Grazie alle innovazioni nella chimica che abbiamo utilizzato per realizzare queste membrane, possiamo ottenere architetture molecolari che realizzano separazioni squisite e forniscono tecniche meno dispendiose in termini di risorse per la separazione delle molecole.'

L'autore dello studio, il dottor Zhiwei Jiang, Research Associate presso la Queen Mary University di Londra, ha dichiarato: "Più sottile è migliore: il liquido passa attraverso le membrane molto più rapidamente, accelerando rapidamente il processo e quindi riducendo l'impronta dell'impianto durante la lavorazione quantità di liquidi».

Questo lavoro è stato finanziato da ExxonMobil; il Consiglio europeo della ricerca; Università di scienza e tecnologia King Abdullah; e il Consiglio per la ricerca in ingegneria e scienze fisiche.

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Contatti:
Melissa Bradshaw
Queen Mary University di Londra

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