Способ точно отследить границы розлива нефтепродуктов даже подо льдом и снегом с помощью наночастиц оксидов металлов разработали ученые Томского государственного политехнического университета (ТПУ). Технология, не имеющая аналогов в мире, позволит нефтегазовым компаниям минимизировать воздействие на окружающую среду и ускорить процесс ликвидации возможной аварии.
«К нам поступил запрос от индустриального партнера на разработку маркера нефтерозлива зимой. Оказалось, что сейчас не существует подобных разработок, так как для создания такой технологии необходимо учесть большое количество факторов. Охрана окружающей среды является приоритетным направлением развития промышленности РФ, поэтому компании стараются минимизировать риски антропогенного воздействия. В связи с этим подобные разработки актуальны для отраслевых компаний и являются производственной необходимостью», — поделилась инженер отделения химической инженерии ТПУ Мария Алексеева.
Технология строится на определении точных границ розлива нефти с помощью стабилизированных наночастиц оксидов металлов. Сигнал, испускаемый любыми металлами, обладающими магнитными свойствами, хорошо визуализируется и отслеживается с помощью портативного осциллографа. В свою очередь стабилизированные нанопорошки железа имеют отличную от других металлических предметов частоту колебаний, которую можно уловить детектором даже под толщей льда и снега. По расчетам ученых, с помощью новой технологии, можно распознать розлив на площади до 500 метров.
«Для исследования мы выбирали наночастицы с определенными параметрами. Они должны быть устойчивыми в суровых условиях крайнего севера, не приумножать воздействие на окружающую среду при взаимодействии с нефтепродуктами и легко извлекаться после окончания работы. Всем этим критериям отвечают ультрадисперсные материалы», — пояснили авторы разработки.
Механизм действия технологии очень прост: при обнаружении аварии оператор вводит капсулы или суспензии из нанопорошков в место разлива нефтепродуктов. Частицы передвигаются к периферии нефтяного пятна, идентифицируя его масштаб, — установка сможет зафиксировать границы и площадь загрязнения, которые можно четко обнаружить за счет улавливания магнитного момента наночастиц.
В рамках исследования ученые провели эксперименты по изучению поведения наночастиц и нефтепродуктов на нескольких образцах нефти, обладающих отличными друг от друга свойствами, и девяти разновидностей нанопорошков металлов.
«Результаты эксперимента показали, что наночастицы, передвигаясь из центра розлива к периферии, полностью замкнули нефтяное пятно в кольцо точно по его границе. Сейчас мы работаем над прибором, который смог бы улавливать магнитный момент наночастиц и тем самым идентифицировать границы розлива. Эта наша авторская разработка, аналогов в мире нет», — поясняют ученые ТПУ.
Над исследованием работает научный коллектив ТПУ, в состав которого вошли сотрудники отделения ядерно-топливного цикла Инженерной школы ядерных технологий и отделения химической инженерии Инженерной школы природных ресурсов. Методика опробована в лабораторных условиях, в будущем планируется выезд на реальное месторождение для исследований.
Разработка ведется в рамках проекта Минобрнауки России «Приоритет 2030» — одной из мер государственной поддержки университетов нацпроекта «Наука и университеты» — совместно с компанией ПАО «НГК «Славнефть».