Сила молекул
Уникальный сорбент позволяет одновременно решать комплекс экологических и экономических задач: очищать территорию, собирать остатки нефтепродуктов и направлять их на регенерацию.
Ученые Института химии поверхности им. А.А. Чуйко Национальной Академии наук Украины (ИХП, Киев) предлагают применять для борьбы с аварийными, нежелательными скоплениями нефтепродуктов или их отходов вместо традиционных химических средств нефтепоглощающий сорбент, созданный на основе базальтового волокна.
Поглотитель нефти
О том, как «каменную вату» научили захватывать и аккумулировать нефть, бензин, керосин, солярку, рассказывает старший научный сотрудник ИХП Галина Павлик.
— Базальтовое волокно обладает способностью впитывать жидкости, в то же время оно легкое и прочное. Но этого было мало, чтобы создать эффективное средство по сбору углеводородов. Перед коллективом нашего института стояла задача придать базальтовому волокну совершенно новые качества – собирать и поглощать остатки нефтепродуктов, в том числе из жидких сред и в первую очередь из воды. Для этого надо было сделать из тонущего материала плавучий, к тому же лишить его способности «пить» воду.
Мы провели около тысячи операций, прежде чем нашли подходящий вариант химического соединения и разработали собственную технологию применения гидрофобизатора. В результате удалось сделать базальтовое волокно гидрофобным, способным поглощать не влагу, а углеводороды…
Авторы разработки убеждены, что легкий плавучий материал идеально подходит для сбора нефтяных сгустков или бензина, солярки в местах аварий танкеров, других морских и речных судов. Пропитавшиеся углеводородами куски «каменной ваты» можно без труда собрать на водной поверхности и затем отправить под пресс отжать полезную составляющую. Извлеченные нефтепродукты пригодны к последующему использованию на нефтеперерабатывающих заводах, а гидрофобное базальтовое волокно можно снова спускать на воду для поглощения очередной порции углеводородов.
Применение необычного сорбента дает массу преимуществ как производителям, так и потребителям. Длительный срок службы и возможность многократного применения значительно сокращают затраты на его производство, а простота в обращении снимает ряд проблем при транспортировке, очистке и подготовке к новым операциям.
Но самым главным достоинством нового средства является ни с чем не сравнимая способность поглощать углеводороды. Если 1 г порошкообразного сорбента впитывает всего 4—7 г нефтепродуктов, то 1 г гидрофобного базальтового волокна возьмет на себя 30—50 г в зависимости от того, с каким веществом придется «встретиться» – нефтью, соляркой или бензином.
Получив украинский патент на суперсорбент, ученые были убеждены, что заказчики выстроятся за ним в очередь. Ведь многие предприятия должны ежедневно заниматься уборкой остатков нефтепродуктов в производственных помещениях, гаражах, автомастерских, АЗС, на участках, где проводятся испытания двигателей и новой техники. Затем ломать голову, куда все это деть – сливать в специальные отстойники или закапывать в землю (последний вариант наиболее распространенный и в то же время губительный для окружающей среды).
К сожалению, открытие киевских ученых остается малоизвестным и недооцененным. За последние годы лишь несколько предприятий обратили внимание на гидрофобное базальтовое волокно и применили его для сбора остатков горюче-смазочных материалов на своих территориях.
Институт мог бы заявить об изобретении громче и привлечь к нему массовое внимание, приступив к производству промышленной партии сорбента нового поколения. Но у ИХП нет средств даже для оформления разрешительных документов на такое производство. Бюджетное финансирование научных разработок настолько мизерное, что ученые вынуждены изобретать велосипед, чтобы хоть как-то продвинуться в своих исследованиях. В частности, Галина Евгеньевна Павлик проводит опыты с отработанным автомобильным маслом, которое ей периодически сливают знакомые водители. В течение последних трех лет все заявки на приобретение чистого масла остаются неудовлетворенными. Таким образом, негде взять и чистые углеводороды, чтобы провести всеобъемлющие, полноценные испытания и добиться более высоких конечных результатов.
Попадание в точку
Все начиналось еще в 80-х годах с неожиданного визита в институт представителя Ленинградского комбината холодильного оборудования. Он приехал к киевским ученым с просьбой создать смазку – экологически чистую и безопасную для обработки деталей и узлов пищевого оборудования. Как оказалось, поставки такой смазки зарубежного производства прекратились в СССР из-за натянутых отношений с европейскими государствами. А без нее невозможна эксплуатация многих видов автоматов, прежде всего импортных для приготовления кофе, которые тогда массово закупили для установки в ресторанах, кафе, на стадионах.
Академик Алексей Чуйко, возглавлявший Институт химии поверхности, оказался единственным профильным руководителем, который согласился выполнить заказ ленинградцев. Еще на предварительной стадии исследований он предложил коллегам оттолкнуться от обратного: исключить из перечня возможных компонентов будущей смазки все, что могло нанести вред человеку. За основу композиции взяли популярный во многих отраслях промышленности наполнитель — пирогенный диоксид кремния «Асил» (в немецкой технологии – «Аэросил»). Это очень легкий порошок, размер частиц которого составляет менее 40 микрон, с выраженными адсорбционными свойствами. В СССР имелось собственное производство пирогенного дисперсного диоксида кремния, построенное по немецкой технологии в Калуше Ивано-Франковской области. Таким образом, снималась зависимость от зарубежных поставок аналогичного продукта.
— Надо отдать должное гениальной прозорливости нашего руководителя – Алексея Алексеевича Чуйко, который в очередной раз выбрал верное направление исследований и безошибочно определил основу будущей смазки, — вспоминает Галина Павлик. — У нас уже был успешный опыт работы с «Асилом». Мы «прививали» на его поверхность молекулы, разные по геометрии, длине, химическому составу, функциональным группам. Синтезируя порошок, получили свыше 90 образцов нового вещества, которое можно было применять в производстве резины, смазок, лаков, красок. В одних случаях это позволяло повысить прочность готовых изделий (например, резиновых шин), в других – улучшить показатели вязкости, термостойкости. За изобретение смазочных составов для различных отраслей промышленности несколько наших сотрудников получили Государственную премию СССР. Новые виды смазки начали поставлять по всему Союзу и даже в страны СЭВ. Но смазки для механизмов, применяемых в пищевой промышленности, в этом ряду тогда не было. Поэтому многое пришлось начинать с нуля.
Вскоре в Ленинград была отправлена посылка с двумя десятками образцов. В ответ пришла телеграмма: пятый образец очень напоминает смазку, которую получали из ФРГ, дайте больше.
Новую смазку назвали «Силар». Выражаясь профессиональным языком, это тиксотропная коагуляционная смазочная наносистема, предназначенная для широкого применения в машиностроении, авиа- и судостроении, пищевой, химической и фармацевтической промышленности, на предприятиях торговли и общественного питания. Ее рекомендуется использовать в качестве антифрикционного уплотнительного материала для деталей и узлов на контактных поверхностях типа «металл — металл» или «металл — резина».
«Силар» нормально работает в слабокислой и слабощелочной средах, не поддается воздействию моющих средств, препятствует коррозии контактирующих металлических поверхностей деталей и узлов, сохраняет герметичность при давлении 5—6 атмосфер и выдерживает гидроудар силой до 170 атмосфер. По водостойкости выгодно отличается от всех отечественных и зарубежных аналогов (этот показатель выше в 2—5 раз). Устойчив к воздействию высоких температур – длительное время может работать при +2500оС. Благодаря таким свойствам смазка отлично подходит для применения не только в пищевом оборудовании, но и в обычных сантехнических системах, водопроводных кранах, смесителях.
Институт химии поверхности имеет право изготавливать опытные партии смазки «Силар» и предлагает ее по цене значительно ниже зарубежных аналогов (1 кг – около $20, за рубежом – порядка $50). Самое дорогое в данном производстве – компоненты из ряда силиконов. Но все исходные материалы есть в Украине. В частности, кремнийорганика поставляется из Запорожья, порошок SiO2 — из Калуша.
Однако даже такие привлекательные особенности пока не приводят к увеличению объемов производства. Ученые объясняют низкий спрос на свое изобретение недальновидностью собственников предприятий и недостаточно жесткими экологическими, санитарными требованиями (прежде всего – к производству пищевых продуктов). Иначе все пищевые предприятия давно уже работали бы на более высокотехнологичном уровне, не занимаясь сомнительной экономией на расходных материалах или составлении новой технической документации.
