Naukowcy z Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) Chińskiej Akademii Nauk oraz Normandy University ogłosili opracowanie rewolucyjnego materiału – zeolitu glinokrzemianowego ZMQ-1. Dzięki unikalnej strukturze złożonej z połączonych kanałów mezoporowych i mikroporowych, materiał ten może radykalnie zmienić sposób przetwarzania ciężkiej ropy naftowej na wysokowartościowe paliwa, takie jak benzyna czy olej napędowy.
Niesamowity proces produkcji paliw
Zeolity są materiałami krystalicznymi, znanymi z szerokiego zastosowania w procesach wymiany jonowej, adsorpcji i katalizie. ZMQ-1, dzięki obecności mezoporów o średnicy powyżej 20 Å, pokonuje te ograniczenia, zachowując jednocześnie stabilność strukturalną i odpowiednią kwasowość niezbędną do skutecznego katalizowania reakcji chemicznych.
Czytaj też: Przełomowy katalizator zamienia dwutlenek węgla w cenne paliwo
Do stworzenia ZMQ-1 wykorzystano organiczny związek na bazie jonu fosfoniowego (PH4+), który zapewnił stabilność oraz precyzyjną kontrolę nad rozmiarem porów. Proces syntezy hydrotermalnej umożliwił dostosowanie stosunku krzemu do glinu w materiale, co pozwala na jego adaptację do różnych zastosowań przemysłowych.
Prof. LU Peng z QIBEBT mówi:
ZMQ-1 to pierwszy zeolit glinokrzemianowy z wbudowanym systemem kanałów mezoporowych i mikroporowych. W przeciwieństwie do wcześniejszych materiałów mezoporowych, które traciły stabilność po usunięciu szablonów organicznych, połączone 28-pierścieniowe kanały w ZMQ-1 stanowią znaczący postęp w projektowaniu zeolitów.
Podczas testów z użyciem próżniowego oleju napędowego (VGO), jednego z podstawowych surowców rafineryjnych, ZMQ-1 wykazał konwersję porównywalną z najlepszymi komercyjnymi zeolitami USY i Beta. Co istotne, ZMQ-1 znacząco przewyższył te materiały pod względem selektywności, osiągając dwukrotnie wyższy uzysk oleju napędowego oraz mniejsze wytwarzanie koksu. Łączna selektywność paliw (benzyna i olej napędowy) wyniosła aż 80 proc., co jest znaczącym osiągnięciem w porównaniu z tradycyjnymi technologiami.
Badania opublikowane w czasopiśmie Nature sugerują, że ZMQ-1 może nie tylko zwiększyć efektywność procesów rafineryjnych, ale także przyczynić się do ograniczenia negatywnego wpływu przemysłu petrochemicznego na środowisko. Zwiększona wydajność w produkcji paliw oznacza mniejsze zużycie surowców i niższą emisję zanieczyszczeń.
Prof. Valentin Valtchev z Normandy University wyjaśnia:
To odkrycie otwiera drzwi do bardziej zrównoważonych procesów chemicznych. Dzięki ZMQ-1 możemy nie tylko poprawić wydajność przerobu ciężkich frakcji ropy, ale także zminimalizować ilość odpadów i emisję zanieczyszczeń.
W Polsce, gdzie przemysł rafineryjny odgrywa kluczową rolę w gospodarce, zastosowanie takich innowacyjnych materiałów może przyczynić się do zwiększenia konkurencyjności na rynku paliwowym. Przykładem jest Grupa LOTOS, która wdraża nowatorskie metody usuwania wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) z ciężkich frakcji ropy, co pozwala na bardziej efektywny przerób surowca i produkcję paliw o wyższej jakości. Dodatkowo, ZMQ-1 może znaleźć zastosowanie w technologiach związanych z energią odnawialną i zieloną chemią, co jeszcze bardziej podkreśla jego znaczenie w budowie bardziej zrównoważonej przyszłości.