Российские учёные разработали новый экологически безопасный и эффективный реагент для сбора нефти с поверхности воды

Российские учёные разработали новый экологически безопасный и эффективный реагент для сбора нефти с поверхности воды. Основой вещества, которое поможет бороться с разливами нефтепродуктов в Арктике, стали соевые бобы и изобутиловый спирт. Пока разработка применяется на уровне экспериментов, однако у неё большие перспективы не только в Арктике, но и других регионах мира.

Может стать прорывом

В исследовании принимал участие коллектив учёных из нескольких российских институтов, в том числе специалисты Института химии и химической технологии (подразделение Красноярского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук). Учёные считают, что использование нового реагента может стать прорывом в технологии очистки арктических морей от нефтяных разливов.Ни для кого не секрет, что месторождения этого полезного ископаемого сейчас активно осваиваются именно на севере. Добыча и транспортировка сырья в водной стихии связана с риском нефтяных разливов. Они могут нанести значительный вред морским экосистемам, чувствительным к человеческой деятельности: нефть оказывает токсический эффект на рыб и других обитателей глубин, ухудшает поступление кислорода в воду. «Арктические регионы имеют стратегическое значение для нашей страны, — говорит Евгений Морозов, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН. — В них находятся огромные запасы углеводородного и минерального сырья. Кроме того, вдоль северного побережья проходят транспортно-логистические линии. Интенсивное развитие северных территорий вкупе с суровыми климатическими условиями влечёт за собой риск техногенных катастроф».

Эффективен при нуле

В истории освоения Арктики уже были масштабные происшествия, связанные с загрязнением территории нефтепродуктами. Так, в 2020 году разлив дизельного топлива произошёл в Норильске. Опасные вещества оказались не только на суше, но и в ближайших водоёмах. Топливо собирали вместе с грунтом, а на водных объектах утилизацию проводили с помощью сжигания и обработки сорбентами.В подобных ситуациях новый экологичный реагент помог бы устранить разлив быстрее, эффективнее и, что особенно важно, экологичнее. Вещество основано на фосфолипидах — молекулах, составляющих оболочки живых клеток. Их выделили из соевых бобов — доступного и дешёвого сырья. Второй компонент — изобутиловый спирт. Из данных ингредиентов получился своеобразный собиратель нефти и нефтепродуктов. Реагент сокращает площадь разливов, стягивая тонкую нефтяную плёнку на воде до толщины, при которой её можно сжечь либо удалить специальными устройствами — скиммерами. Сжигание особенно важно, когда распространение пятна невозможно локализовать с помощью бонов — плавучих заграждений.

В Российском научном фонде, который выделил грант на исследование, рассказали, что учёные провели серию экспериментов. Они смоделировали нефтяной разлив, вылив образец загрязнителя в контейнер с водой комнатной температуры (около 22 градусов Цельсия) и охлаждённой до нуля и семи градусов. После того как нефтяные пятна растеклись по поверхности жидкости, исследователи внесли синтезированный реагент. Эксперимент показал, что в течение одной минуты площадь нефтяного пятна уменьшилась на 93 процента при комнатной температуре и на 89 процентов при охлаждении. При этом толщина плёнки увеличилась в 1,6–2,6 раза (с 0,1 миллиметра до 1,6–2,6 миллиметра). Такие значения позволяют удалить загрязнитель с поверхности воды нефтесборной техникой или, не извлекая, сжечь на месте разлива.

Для северных и южных морей

В замерзающей воде исследования также проводились. Авторы впервые изучили, как реагент влияет на взаимодействие нефти с водой и образование льда в месте разлива. Для этого использовались методы магнитно-резонансной томографии (МРТ) и ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Эти подходы позволили определить, что присутствие вещества меняет внутреннюю структуру и текстуру поверхности льда под нефтяным пятном, а также его теплофизические свойства. «В Красноярском научном центре СО РАН на протяжении многих лет активно ведутся работы с использованием передовых инструментальных методов на основе ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Они применяются в исследовании ледовых композиционных материалов, процессов замерзания воды и таяния льда, характеристик материалов, предназначенных для различных работ в Арктике, — уточнил Евгений Морозов. — В представленном эксперименте методы впервые были использованы для исследования взаимодействия нефтяных разливов с водой и льдом в условиях арктического климата, а также влияния реагентов на процессы замерзания и таяния. Полученные результаты имеют важное практическое значение и будут способствовать повышению эффективности борьбы с нефтяными разливами в Арктике».В дальнейшем учёные планируют протестировать состав в реальных природных условиях, чтобы учесть влияние внешних факторов, таких как ветер и морские течения. Важно, что полученный реагент легко разлагается в окружающей среде, а потому не приводит к её загрязнению. Как отмечает Евгений Морозов, открытие, сделанное для арктических территорий, в перспективе можно будет использовать и для южных регионов мира. С его помощью получится устранять разливы, подобные тому, что произошёл в конце 2024 года в Керченском проливе. Именно экологичность отличает новый реагент от его аналогов, которые сегодня применяются для сбора нефти в тёплых морях.

АКЦЕНТ

В разработке нового реагента приняли участие учёные из Российского государственного университета нефти и газа имени И. М. Губкина (Москва), Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН (Красноярск)», Института нефтехимического синтеза имени А. В. Топчиева РАН (Москва) и Института общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН (Москва).Исследование поддержано грантом Российского научного фонда. Результаты опубликованы в журнале Marine Pollution Bulletin.