Сила молекул

Унікальний сорбент дозволяє одночасно вирішувати комплекс екологічних і економічних завдань: очищати територію, збирати залишки нафтопродуктів і регенерувати їх.

Учені Інституту хімії поверхні ім. О. Чуйка Національної Академії наук України (ІХП, Київ) пропонують застосовувати для боротьби з аварійними, небажаними скупченнями нафтопродуктів або їхніх відходів замість традиційних хімічних засобів нафтопоглинальний сорбент, створений на основі базальтового волокна.

Поглинач нафти

Про те, як «кам’яну вату» навчили захоплювати й акумулювати нафту, бензин, гас, солярку, розповідає старший науковий співробітник ІХП Галина Павлик.

— Базальтове волокно має здатність усмоктувати рідини, у той же час воно легке й міцне. Але цього було мало, щоб створити ефективний засіб зі збору вуглеводнів. Перед колективом нашого інституту постало завдання надати базальтовому волокну зовсім нових властивостей — збирати й поглинати залишки нафтопродуктів, у тому числі з рідких середовищ і в першу чергу з води. Для цього треба було зробити з матеріалу, що тоне, такий, що плаває, до того ж позбавити його здатності «пити» воду.

Ми провели близько тисячі операцій, перш ніж знайшли потрібний варіант хімічної сполуки й розробили власну технологію застосування гідрофобізатора. У результаті вдалося зробити базальтове волокно гідрофобним, здатним поглинати не вологу, а вуглеводні…

Автори розробки переконані, що легкий плавний матеріал ідеально підходить для збору нафтових згустків або бензину, солярки в місцях аварій танкерів, інших морських і річкових суден. Шматки «кам’яної вати», які просочилися вуглеводнями, можна легко зібрати на водній поверхні й потім відправити під прес, щоб отримати корисну складову. Вилучені нафтопродукти придатні до подальшого використання на нафтопереробних заводах, а гідрофобне базальтове волокно можна знову спускати на воду для поглинання чергової порції вуглеводнів.

Застосування незвичайного сорбенту дає безліч переваг як виробникам, так і споживачам. Тривалий термін служби й можливість багаторазового застосування значно скорочують витрати на його виробництво, а простота в поводженні вирішує багато проблем під час транспортування, очищення та підготовки до нових операцій.

Але найголовнішою перевагою нового засобу є ні з чим не порівнянна здатність поглинати вуглеводні. Якщо 1 г порошкоподібного сорбенту усмоктує лише 4—7 г нафтопродуктів, то 1 г гідрофобного базальтового волокна візьме на себе 30—50 г залежно від того, з якою речовиною доведеться «зустрітися» — нафтою, соляркою чи бензином.

Одержавши український патент на суперсорбент, учені були переконані, що замовники стоятимуть за ним у черзі. Адже багато підприємств  змушені щодня  збирати залишки нафтопродуктів у виробничих приміщеннях, гаражах, автомайстернях, АЗС, на ділянках, де випробовуються двигуни і нова техніка. Потім сушити голову, куди все це подіти — зливати в спеціальні відстійники чи закопувати в землю (останній варіант найпоширеніший і в той же час згубний для довкілля).

На жаль, відкриття київських учених залишається маловідомим і недооціненим. За останні роки лише декілька підприємств звернули увагу на гідрофобне базальтове волокно й застосували його для збирання залишків паливно-мастильних матеріалів на своїх територіях.

Інститут міг би заявити про винахід голосніше й привернути до нього масову увагу, розпочавши виробництво промислової партії сорбенту нового покоління. Але в ІХП немає грошей навіть для оформлення дозвільних документів на таке виробництво. Бюджетне фінансування наукових розробок настільки мізерне, що вчені змушені винаходити велосипед, щоб хоч якось просунутися у своїх дослідженнях. Зокрема, Галина Євгенівна Павлик проводить досліди з відпрацьованим автомобільним мастилом, яке їй періодично зливають знайомі водії. Протягом останніх трьох років усі
заявки на придбання чистого мастила залишаються невиконаними. Таким чином, ніде взяти й чисті вуглеводні, щоб провести всеосяжні, повноцінні випробування й домогтися більш високих кінцевих результатів.

Влучення в точку

Усе починалося ще в 80-х роках із несподіваного візиту в інститут представника Ленінградського комбінату холодильного обладнання. Він приїхав до київських учених із проханням створити мастило — екологічно чисте й безпечне для обробки деталей і вузлів харчового обладнання. Як виявилося, поставки такого мастила закордонного виробництва припинилися в СРСР через складні відносини з європейськими державами. А без нього неможлива експлуатація багатьох видів автоматів, насамперед імпортних, для приготування кави, які тоді масово закупили для установлення в ресторанах, кафе, на стадіонах.

Академік Олексій Чуйко, який очолював Інститут хімії поверхні, був єдиним профільним керівником, який погодився виконати замовлення ленінградців. Ще на попередній стадії досліджень він запропонував колегам піти від протилежного: виключити з переліку можливих компонентів майбутнього мастила все, що могло завдати шкоди людині. За основу композиції взяли популярний у багатьох галузях промисловості наповнювач — пірогенний діоксид кремнію «Асил» (у німецькій технології – «Аеросил»). Це дуже легкий порошок, розмір частинок якого становить менше 40 мікронів, який має адсорбційні властивості. У СРСР було власне виробництво пірогенного дисперсного діоксиду кремнію, побудоване за німецькою технологією в Калуші Івано-Франківської області. Таким чином, скасовувалася залежність від закордонних поставок аналогічного продукту.

— Треба віддати належне геніальній прозорливості нашого керівника — Олексія Олексійовича Чуйка, який вкотре вибрав правильний напрям досліджень і безпомилково визначив основу майбутнього мастила, — згадує Галина Павлик. — У нас уже був успішний досвід роботи з «Асилом». Ми «прищеплювали» на його поверхню молекули, різні за геометрією, довжиною, хімічним складом, функціональними групами. Синтезуючи порошок, одержали понад 90 зразків нової речовини, яку можна було застосовувати у виробництві гуми, мастил, лаків, фарб. В одних випадках це дозволяло підвищити міцність готових виробів (наприклад, гумових шин), в інших — поліпшити показники в’язкості, термостійкості. За винахід мастильних сумішей для різних галузей промисловості кілька наших співробітників одержали Державну премію СРСР. Нові види мастила почали поставляти в усьому Союзі й навіть у країни РЕВ. Але мастила для механізмів, застосовуваних у харчовій промисловості, серед них тоді не було. Тому багато що довелося починати з нуля.

Незабаром у Ленінград надіслали посилку із двома десятками зразків. У відповідь надійшла телеграма: п’ятий зразок дуже нагадує мастило, яке одержували із ФРН, дайте більше.

Нове мастило назвали «Сілар». Говорячи професійною мовою, це тиксотропна  коагуляційна мастильна наносистема, призначена для широкого застосування в машинобудуванні, авіа- і суднобудуванні, харчовій, хімічній й фармацевтичній промисловості, на підприємствах торгівлі й громадського харчування. Її рекомендується використовувати як антифрикційний ущільнювальний матеріал для деталей та вузлів на контактних поверхнях типу «метал — метал» або «метал — гума».

«Сілар» нормально працює в слабокислому і слаболужному середовищах, не піддається  впливу мийних засобів, перешкоджає корозії контактуючих металевих поверхонь деталей і вузлів, зберігає герметичність за тиску 5—6 атмосфер і витримує гідроудар силою до 170 атмосфер. За водостійкістю вигідно відрізняється від усіх вітчизняних і закордонних аналогів (цей показник вище у 2—5 разів). Стійкий до впливу високих температур – тривалий час може працювати за +25000С. Завдяки таким властивостям мастило можна застосовувати не тільки в харчовому обладнанні, а й у звичайних сантехнічних системах, водопровідних кранах, змішувачах.

Інститут хімії поверхні має право виготовляти дослідні партії мастила «Сілар» і пропонує його за ціною значно нижчою за закордонні аналоги (1 кг — близько $20, за кордоном — близько $50). Найдорожче в цьому виробництві — компонент із ряду силіконів. Але всі вихідні матеріали є в Україні. Зокрема, кремнієорганіка поставляється із Запоріжжя, порошок SiO2 — із Калуша.

Однак навіть такі привабливі особливості поки не приводять до збільшення обсягів виробництва. Учені пояснюють низький попит на свій винахід недалекоглядністю власників підприємств і недостатньо жорсткими екологічними, санітарними вимогами (насамперед — до виробництва харчових продуктів). Інакше всі харчові підприємства давно вже працювали б на більш високотехнологічному рівні, не вдаючись до сумнівної економії на видаткових матеріалах або складання нової технічної документації.