Научная группа, в состав которой входили российские ученые, разработала новое вещество, способное более эффективно хранить и перевозить метан, а также снизить риск его утечек. Оно может применяться для безопасной и экологически чистой транспортировки метана, который используется в качестве бытового газа, промышленного сырья и рассматривается как потенциальное топливо будущего.
Метан представляет собой основной компонент природного газа и один из ключевых топливных источников энергии, однако его хранение и транспортировка требуют применения сложных технологий, поскольку он отличается легкой воспламеняемостью и летучестью. Существующие методы сжижения и сжатия метана имеют высокую стоимость.
Альтернативным способом хранения могут стать гидраты метана. Это кристаллические соединения, в которых молекулы газа заключены в ячейки, сложенные из молекул воды. Такой способ отличается от сжижения тем, что молекулы метана вместе с водой находятся в твердом состоянии. Однако широкое применение гидратов ограничено медленным процессом их образования, а также тем, что нагревание и снижение давления приводят к их разрушению.
Ученые Казанского (Приволжского) федерального университета (Казань), Университета Бойнорда (Иран) и Хэнаньского технологического университета (Китай) разработали новое поверхностно-активное вещество. Биосурфактант на основе гидроксилированного олеата (соли органической кислоты, в которую добавили гидроксильную группу) позволяет эффективно формировать стабильные гидраты. Данная разработка может использоваться для безопасной и экологически чистой транспортировки метана.
Для создания биосурфактантов исследователи использовали такие экологически безопасные и недорогие исходные материалы, как касторовое масло и олеиновая кислота. По их словам, данный метод образования гидратов метана не будет оказывать негативное воздействие на окружающую среду, в отличие от применения для этой же цели синтетических поверхностно-активных веществ, например токсичного додецилсульфата натрия.
Новый биосурфактант превращает в гидрат 95% воды, в то время как додецилсульфат натрия − только 92%. Кроме того, он увеличивает емкость гидрата до 162 объемов метана на один литр, что примерно на 3% больше, чем у синтетического образца. Помимо этого, формируются более плотные и стабильные гранулы гидратов, которые удерживают метан даже после 15 дней хранения при температуре -5 oC.
Хранение метана в форме гидрата снижает риск утечек. Это критически важно для предотвращения выбросов в атмосферу парниковых газов, которые способствуют глобальному изменению климата. Новое исследование поможет усовершенствовать и масштабировать технологии хранения метана, сделав их более экологически устойчивыми и эффективными.
Преимущества биосурфактанта перед аналогами связаны с наличием гидроксильной группы, которая улучшает его взаимодействие с водой и метаном. Кроме того, он устойчив к нагреванию, сохраняет свои свойства даже при 90 oC и позволяет создавать гидраты из морской воды, что устраняет необходимость в дорогостоящих процессах опреснения. Это поможет активнее использовать технологию твердого природного газа и поддержать развитие экологически чистой химии.
