Эффективные катализаторы для производства изомеризата, добавки в автомобильное топливо, уменьшающей вредные выбросы в атмосферу, разработали ученые из Центра новых химических технологий (ЦНХТ) Института катализа (ИК) СО РАН, 25 октября сообщает пресс-служба института.

Вредные выбросы в атмосферу при сгорании топлива в автомобиле создают находящиеся в бензине ароматические соединения, образующиеся при крекинге нефти и каталитическом риформинге. Среди них есть бензол, вызывающий онкологические заболевания. Для снижения вреда от автомобильных выхлопов в бензины добавляют изомеризат, алкилат и кислородосодержащие добавки.

Ведущий научный сотрудник отдела каталитических процессов ЦНХТ ИК СО РАН, доктор химических наук Михаил Смоликов пояснил:

«Высокооктановые компоненты, такие как изомеризат и алкилат, существенно улучшают экологические показатели бензина — они снижают содержание ароматических углеводородов, уменьшают нагарообразование и, самое главное, сокращают вредные выбросы — бензол, монооксид углерода и углекислый газ. Все это предотвращает отравление окружающей среды».

Ученые ЦНХТ ИК предложили для производства изомеризата новую технологию, которая основана на переработке так называемой гептановой фракции нефти. В результате исследований, проведенных учеными, их выбор катализатора для этого процесса остановился на композитном наноматериале из оксидов циркония и вольфрама с добавкой палладия.

Исследователи определили, что эффективное превращение гептановой фракции в высокооктановый и экологически чистый бензиновый компонент возможно при условии присутствия на поверхности катализатора кислотных центров Льюиса — состояний, способных акцептировать электронную пару или электронодонорный молекулярный фрагмент, которые должны находиться в тесном контакте с палладием.

В процессе экспериментов были установлены оптимальный химический состав катализатора и метод его приготовления из разных кристаллических фаз оксидов циркония и вольфрама с прикреплением на такой подложке частиц палладия размером 10–15 ангстрем.

Михаил Смоликов уточнил, что активный центр полученного наноструктурированного катализатора состоит из тетрагональной и моноклинной фаз оксида циркония и моноклинной фазы оксида вольфрама.

«Для того чтобы катализатор был активным и сохранял эту активность длительное время, в его составе нужен металл — мы выбрали палладий. Катализатор показал очень высокую каталитическую активность при содержании палладия всего 0,05–0,1%», — рассказал ученый, добавив, что таким образом они добились прорыва в исследовании.

Он подчеркнул, что вблизи льюисовских кислотных центров умеренной силы палладий начинает играть особую роль: «Когда металл входит в состав такого кислотного центра, то он принимает участие в гидридном переносе — важном процессе, от которого зависит правильное завершение процесса изомеризации гептана».

Разработанный катализатор был высоко оценен специалистами и был рекомендован к внедрению.

Разработчики отмечают, что пока экологический стандарт устанавливает разрешенное присутствие ароматических углеводородов в бензине на уровне 35% и существующие технологии способны его поддерживать.

Однако ожидаемое снижение этого уровня из-за возникшей конкуренции с электромобилями хотя бы до 25%, как это уже сделано в Калифорнии, поставит нефтеперерабатывающие заводы России перед необходимостью перехода на новую технологию производства бензина, которую им предлагают специалисты из ЦНХТ ИК.