Преимущества материала — возможность использовать в качестве сырья для его производства отходы нефтепереработки, а также простой синтез, который проводят при атмосферном давлении без добавления пенообразователей. Сорбент будет убирать с поверхности воды разлитую нефть. Принцип его работы прост — нефть заполняет промежутки в пене, и эта смесь благодаря низкой плотности и гидрофобности сорбента остаётся на поверхности воды.
Получить материал ученым удалось при нагревании пропан-бутановой смеси до 850 ℃ и её вспенивании.
«Мы взяли техническую пропан-бутановую смесь — один из товарных продуктов нефте- и газопереработки. Методом пиролиза из этих газов получают алкены, а образующиеся при этом жидкие пиролизные смолы становятся побочным нежелательным продуктом. В нашем процессе жидкие продукты пиролиза углеводородных газов являются продуктом целевым — предшественником пеноуглерода. Если развивать технологию, то пеноуглерод можно будет получать в промышленных масштабах, вторично используя многотоннажные технические отходы, и он будет доступным», — рассказала один из авторов исследования, младший научный сотрудник отдела каталитических превращений ЦНХТ ИК СО РАН Евгения Райская.
Полученный пеноуглерод можно использовать в медицине. Но пока ученые сосредоточились на экологическом приложении материала — сорбции нефти и нефтепродуктов с поверхности воды. Разливы нефти — серьезная проблема для окружающей среды, они постоянно случаются по всему миру. Например, один из крупнейших разливов случился в 2022 году в США — в воду попало 14 тысяч баррелей нефти, это 1,9 тыс. тонн.
«Углеродная пена — очень эффективный сорбент. Нефть заполняет большой внутренний объем материала, а низкая плотность и гидрофобность обеспечивают длительную плавучесть такого пеноуглерода на поверхности воды. Высокая химическая и структурная однородность полученной углеродной пены обеспечивает хорошую термостойкость и регенерируемость сорбента. После использования пеноуглерод с абсорбированной нефтью прокаливают на воздухе при температуре до 550 ℃ — основная часть нефти сгорает, а материал можно использовать снова. Наша пена выдерживает десятки таких циклов при извлечении из воды нефти, бензина и дизельного топлива», — отметила Евгения Райская.
Сорбционная ёмкость материала очень высокая: 1 грамм сорбента способен впитать 20 граммов нефти, в то время как традиционные сорбенты способны поглотить не более 10 граммов.
