Остатки нефти могут использоваться в недорогом углеродном волокне

Углеродное волокно может стать немного дешевле благодаря асфальтенам и смолам, которые извлекаются при переработке нефти.

Нефтяные остатки и их переработка

При переработке нефти остается много грязных побочных продуктов. Новое исследование показывает, что несколько из этих веществ могут быть использованы для производства недорогих углеродных волокон, которые в свою очередь могут найти применение в менее дорогих углеродных композитах.

Подборка по теме от LifeGlobe.net: Дешевая нефть: причины и последствия

Что такое углеродное волокно?

Известный нам углеродный композит обычно состоит из тканых углеродных волокон, соединенных с эпоксидной смолой.

И да, этот материал, как правило, дорогой. Это связано с тем, что полиакрилонитрил, химическое вещество, из которого часто получают волокна, само по себе достаточно дорогое. В результате ученые долго искали более экономичные источники углеродного волокна.

Возможное использование асфальтенов

Одним из ранее рассматриваемых кандидатов были молекулярные вещества, известные как асфальтены. Это компоненты нефти, которые отделяются от нее в процессе переработки. Как можно догадаться по названию, они используются в производстве асфальта, среди других применений.

Асфальтены также могут быть преобразованы в углеродные волокна, хотя такие волокна склонны к ломкости. Производительность волокон также относительно низка после финального этапа термической обработки, на котором асфальтеновые волокна подвергаются карбонизации.

С учетом этих недостатков профессор Мани Сарати и его коллеги из Университета науки и технологий имени короля Абдуллы (KAUST) в Саудовской Аравии недавно обратились к другому побочному продукту переработки нефти — смолам.

"Предыдущие исследования остатков нефти показали, что смолы стабилизируют молекулы асфальтенов, подчеркивая их сильную молекулярную связь", — говорит Эдвин Гевара Ромеро, исследователь из лаборатории Сарати. "Это привело нас к гипотезе, что смешивание асфальтенов с смолами может создать синергетическое сырье для производства углеродных волокон."

Преимущества смоляно-асфальтеновых смесей

В лабораторных испытаниях такие смеси асфальтенов и смол показали лучшую текучесть, чем чистые асфальтены, что позволило спинать их при более низких и энергоэффективных температурах. Волокна также были менее склонны к поломке после карбонизации, что обеспечивало характеристики, схожие с характеристиками существующих углеродных волокон средней и высокой прочности.

Дополнительным бонусом является то, что сбор асфальтенов и смол облегчит дальнейшую переработку оставшихся остатков нефти.

Экономические выгоды от нового процесса

"Традиционно остатки нефти использовались в очень низкостойких приложениях, таких как покрытие дорог", — говорит Сарати. "Извлекая самые тяжелые асфальтены и смолы для производства высококачественного углеродного волокна, оставшиеся остаточные масла также могут быть переработаны для производства более чистых топлива или ценных маломолекулярных соединений, что еще больше улучшает экономику процесса."