Инновационная разработка ученых Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) открыла новые горизонты в утилизации нефтяных отходов. Команда исследователей под руководством кандидата технических наук Елены Калининой предложила уникальную методику превращения нефтешлама, накопленного на предприятиях нефтяной отрасли, в ценный строительный материал — пористую керамику. Этот прогрессивный подход реализован в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
Современные способы получения керамики
Высококачественная керамика традиционно производится путем обжига глиняных смесей, дополненных различными компонентами для достижения желаемых свойств. Выгорающие добавки — уголь, торф, древесные опилки — наделяют материал пористостью, уменьшают расход глины и делают производственный процесс более экономическим. Их сгорание в печи высвобождает дополнительную энергию, способствуя снижению топливных затрат.
Однако введение подобных добавок требует точного баланса состава и соблюдения температурных режимов: недостаточное окисление может привести к дефектам — вздутию изделия и образованию непрочной темной сердцевины из несгоревших частиц. Правильная рецептура и контроль процесса здесь играют решающую роль.
Необычное решение — нефтешлам как источник энергии и сырья
Исследователи ПНИПУ предложили совершенно новый подход: использовать углеродсодержащий материал, образующийся при термической переработке нефтешлама, в качестве перспективной добавки для керамических масс. Такой нефтешлам по традиционной технологии сначала обезвоживают, затем подвергают пиролизу — нагреванию в бескислородной среде. На выходе получается порошкообразный продукт черного цвета, которому на промышленных объектах до сих пор не удавалось найти полезное применение.
Ученые установили, что всего один килограмм этого вещества способен дать впечатляющую экономию: сократить расход энергетических ресурсов при обжиге на 1,28 мегаджоулей, а также заменить значительную часть глинистого сырья — до 762 граммов на каждый килограмм продукта. Это открывает путь к снижению себестоимости производства керамических изделий, снижая нагрузку на природные ресурсы.
Проведение экспериментов и анализ результатов
В ходе экспериментов специалисты ПНИПУ изготовили различные образцы керамики: чисто глиняные и те, в состав которых было введено от 10 до 30% углеродсодержащего продукта. Для оценки всех характеристик изделия обжигали в течение двух часов при температурах в диапазоне от 900 до 1200 градусов. Такой комплексный подход позволил определить оптимальные режимы и состав для получения керамики с наилучшими свойствами.
Важным открытием стало то, что благодаря введению остатков пиролиза нефтешлама можно существенно понизить температуру обжига: вместо стандартных 1150 градусов достаточно 1080 градусов. Это способствует экономии энергетических ресурсов и снижению производственных расходов. Особенно эффективной оказалась дозировка 15-20% добавки: материал приобретал выраженную пористость и формировал уникальную структуру с увеличенным содержанием стеклофазы, что существенно улучшало механическую прочность.
Преимущества новой технологии по версии Елены Калининой
Как подчеркивает Елена Калинина, доцент кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ, предложенная технология не только обеспечивает экономический эффект, но и позволяет экосистемам избавиться от опасного балласта в виде нефтяных остатков. Получаемая керамика демонстрирует высокую пористость и прочность, что делает возможным её использование как легкого теплоизоляционного материала — аналогично керамзиту — и даже в качестве носителя биомассы для очистки сточных вод в биологических фильтрах. Инновация открывает перспективы расширения круга эффективных и устойчивых технологий в промышленности.
Эксперты отмечают универсальность полученного материала, подходящего как для строительства, так и для экологически значимых проектов. В этом решении сочетаются экономическая целесообразность и забота об окружающей среде.
Устойчивое развитие и перспективы промышленного внедрения
Результаты исследований команды ПНИПУ ярко продемонстрировали, что остатки пиролиза нефтяных шламов могут быть не отходом, а стратегическим сырьем для производства востребованных строительных и инженерных материалов. Внедрение разработанной технологии в промышленную практику позволит кратно уменьшить объемы захораниваемых опасных отходов и одновременно открыть возможности для выпуска нового экологически чистого и востребованного продукта.
Такой подход в полной мере отвечает современным трендам ресурсосбережения и принципам экономики замкнутого цикла. Вместо полигона — на строительный рынок: нефтешлам действительно становится ценным ресурсом с широчайшим спектром применения.
Позитивное влияние на будущее
Разработки учёных ПНИПУ и вклад Елены Калининой в трансформацию промышленных отходов в инновационные материалы становятся примером для предприятий всей страны. Технология уже сегодня готова поддержать устойчивое развитие нефтехимической отрасли, улучшить экологическую ситуацию и дать новый виток для модернизации строительной индустрии. Новаторский взгляд на утилизацию нефтешламов открывает не только новые горизонты переработки отходов, но и способствует формированию более чистого и ответственного будущего.
Источник: naked-science.ru
