طور باحثون من معهد كوريا المتقدم للعلوم والتكنولوجيا (KAIST) بالتعاون مع معهد جورجيا للتكنولوجيا غشاءً قادراً على فصل النفط الخام في درجة حرارة الغرفة، في اختراق قد يغير عمليات التكرير التقليدية التي تعتمد على التسخين العالي.
آلية عمل الغشاء الجديد
استخدم الفريق غشاء بولي أكريلونيتريل (PAN) مسامياً غير مكلف، ووجدوا أن جزيئات الهيدروكربون الثقيلة تتراكم على الجدران الداخلية للمسام عند مرور النفط الخام، مما يضيق الفتحات لتقل عن نانومترين. تسمح هذه القنوات الضيقة بمرور الكسور الأخف مثل النافتا والبنزين والكيروسين بسرعة أكبر، بينما تحتفظ بالمكونات الأثقل بفعالية. وتحول هذه الظاهرة - التي تُعرف عادةً بـ "تلوث الغشاء" وتعتبر مشكلة - إلى آلية فعالة للفصل الجزيئي.
أداء متميز وتوفير كبير للطاقة
أظهر الغشاء غير المطلي معدل نفاذ للنفط الخام أعلى بنحو 23 مرة من الأغشية السابقة الرائدة في هذا المجال، وعمل بثبات لمدة 28 يوماً. ووفقاً للنمذجة الحاسوبية، فإن تركيب هذه الأغشية قبل وحدات التقطير الحالية - بدلاً من استبدال البنية التحتية للمصافي بالكامل - يمكن أن يقلل استهلاك الطاقة بنسبة 31.6%، وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 37.6%، واستهلاك مياه التبريد بنسبة 20.7%، وتكاليف التشغيل بنسبة 36%.
تأثير بيئي محتمل واسع النطاق
يقدر العلماء أن النشر الواسع لهذه التقنية في صناعات تكرير النفط والبتروكيماويات في كوريا الجنوبية قد يمنع انبعاث حوالي 10 ملايين طن من غازات الاحتباس الحراري سنوياً. وقد اختبر الفريق الغشاء على نفط خام حقيقي زودته شركة HD Hyundai Oilbank.
تطبيقات مستقبلية واعدة
يخطط الباحثون لتحسين إنتاج وحدات غشاء كبيرة واختبار موثوقيتها خلال فترات تشغيل أطول. وتشمل التطبيقات المحتملة تنقية زيت الانحلال الحراري الناتج من معالجة النفايات البلاستيكية، واستعادة المذيبات لإنتاج البطاريات، وتنقية المركبات الصيدلانية، وإنتاج الوقود الحيوي. ونُشرت النتائج في دورية "نيتشر" العلمية.
