Высокоактивные катализаторы для производства бионефти на основе ила создали ученые из Института катализа (ИК) СО РАН, 10 апреля сообщает пресс-служба института.

Сибирские ученые использовали сапропели — донные отложения пресных озер, образованные отмершими растениями, живыми организмами и минеральным осадком — в качестве носителя катализаторов для процесса производства бионефти из того же самого сапропеля или из другого органического сырья.

Катализаторы из углерод-минерального материала сапропелей позволили создать бионефть с высоким содержанием углеводородов, достигающим уровня 30%. Это позволяет использовать ее для производства биотоплива — биодизеля, биокеросина и других видов экологически чистого топлива.

Запасы сапропелей в многочисленных озерах Омской области достаточно велики и являются возобновляемыми, что делает этот ил перспективным сырьем для зеленой химии.

Автор исследования, научный сотрудник лаборатории катализаторов органического синтеза ИК СО РАН, к. х. н. Елена Терехова рассказала о достоинствах сапропелей как основы катализаторов:

«Традиционные носители биметаллических катализаторов для биоэнергетики — это природные или синтетические углеродные материалы и оксиды — алюминия, титана, кремния. Сапропель в своем составе имеет и то, и другое — оксиды в минеральной матрице и углерод на ее поверхности. Суммарно этот материал соединяет в себе все плюсы этих носителей».

Проблему при разработке технологий промышленного использования сапропелей создают различия в составе сапропелей каждого озера, которые наблюдаются даже в одном и том же водоеме.

Чтобы сгладить эту разницу, ученые предложили такую технологию получения катализаторов: первоначально сырье карбонизируется, а полученный углерод-минеральный материал обрабатывается азотной кислотой. Далее на полученную основу наносятся соединения никель-меди и никель-молибдена.

Эффективность полученных катализаторов исследователи оценивали в модельных реакциях гидрирования и переработки тяжелых нефтяных остатков. Результаты показали, что катализаторы обладают высокой активностью и устойчивостью.

Для разработки технологии производства бионефти исследователи имитировали промышленный процесс гидроожижения сапропеля, который включает крекинг и деструкцию органической массы сырья с последующими конденсацией, гидрированием и экстракцией.

Далее высушенное сырье в реакторе растворяли в среде водорода, где при участии сапропелевого катализатора органическая часть сырья разрушалась, переходя в жидкое состояние — бионефть.

Достаточно часто в полученном после гидроожижения сырье для биотоплива содержится большое количество кислорода и азота, что понижает его качество. Катализаторы из сапропеля позволили довести содержание углеводородов в бионефти до 30%, таким образом из нее можно производить более качественное биотопливо.

Созданные в ИК СО РАН катализаторы можно использовать для получения биотоплива также из бурого угля, лигнина, соломы, травы (мискантус), опилок и других органических субстанций.

Ученые намерены в дальнейших разработках катализаторов на основе сапропеля заменить в них никель на железо. В этом случае можно будет создавать замкнутую систему на возобновляемом источнике биотоплива: озеро очищают от ила, из которого затем с помощью катализатора одной с ним природы получают бионефть, а твердый остаток после гидроожижения используют как удобрение.

Следующим этапом в их планах намечены исследования гидроочистки жидких продуктов гидроожижения от кислорода и азота с помощью других созданных в ИК СО РАН катализаторов для получения чистого биотоплива.