Казахстанские ученые разработали экологичный способ остановить или замедлить коррозию нефтедобывающего оборудования. В процессе задействован яблочный пектин. Практических испытаний этого нового метода пока не проводилось, однако в будущем такая разработка способна заметно повысить экономическую эффективность и экологичность нефтедобывающей отрасли.
Это представляет большой интерес для Казахстана, где нефтедобыча играет ключевую роль в формировании государственного бюджета и ВВП. Сектор приносит экономические выгоды, но одновременно служит источником экологических бедствий. Таких, например, как разливы нефти, которые, пусть и редко, но все же случаются.
Особенно актуальна эта проблема для одного из самых крупных месторождений — Кашаган, расположенного в северной части Каспийского моря. Там нефть отличается высоким уровнем содержания серы и ее соединений.
Такие серные соединения, как меркаптаны и сероводород, содержатся во всех видах углеводородного сырья, включая нефть, сжиженный и природный газ. Эти вещества ядовиты, легко испаряются, имеют резкий неприятный запах и сильно разъедают металлы. Наличие повышенного количества этих веществ в нефти ускоряет коррозию оборудования и трубопроводов, что повышает риск аварийных разливов нефти на землю и в водоемы.
Как оказалось, решить эту проблему можно при помощи яблок. Исследователи из Восточно-Казахстанского технического университета совместно с коллегами из Балтийского федерального университета (БФУ) имени Канта создали из этого фрукта инновационное покрытие, предназначенное для защиты нефтепроводов от коррозии.
Ученые провели исследование и выяснили, что медно-серебряные микрочастицы могут взаимодействовать с L-цистеином, соединением, содержащим серу и имитирующим серосодержащие коррозионные агенты. Эти материалы, обладая уникальными свойствами, не только связывают серосодержащие соединения, но и предотвращают негативное воздействие агрессивной среды на металлические поверхности. В свою очередь яблочный пектин, используемый в качестве стабилизатора, обеспечивает устойчивость микрочастиц и их равномерное распределение по поверхности, что способствует максимальной эффективности.
Растворы с разными концентрациями цистеина и на разных уровнях pH тестировались на предмет взаимодействия с микрочастицами, чтобы установить оптимальные условия для необходимой реакции. Как раз этот этап исследования и позволил оценить эффективность связывания меди и серы в различных условиях.
Таким образом, биметаллические наноструктуры и их модификация пектином обеспечивают более безопасное для окружающей среды антикоррозийное решение по сравнению с традиционными методами. Использование натурального пектина, получаемого из растительных источников, существенно снижает и количество токсичных веществ, так как он является биоразлагаемым и не вызывает вреда при взаимодействии с экосистемами.
Биметаллические наноструктуры, состоящие из сочетания благородных и неблагородных металлов, обеспечивают уникальные электрические и механические свойства, что делает их идеальными для применения в антикоррозионных покрытиях.
Эксперт в нефтегазовой отрасли Аскар Исмаилов считает, что использование пектина в качестве антикоррозийного вещества приведет в будущем к снижению стоимости трубопроводов.
«Со временем требования к ним [трубопроводам] можно будет снизить. Это приведет к удешевлению трубопроводов и сокращению времени их производства, что, в свою очередь, снизит операционные затраты. Таким образом, себестоимость добычи нефти также уменьшится за счет снижения эксплуатационных расходов. Даже если стоимость пектина будет сравнима со стоимостью труб, устойчивых к сульфидной коррозии, его использование все равно окажется экономически выгодным, так как трубы будут дешевле и срок их службы увеличится. Это делает применение пектина перспективным для нефтяной отрасли», — говорит эксперт.
Что касается практического использования уникальной яблочной разработки, то, по мнению Исмаилова, нужно учитывать два важных момента.
“Во-первых, необходимо дождаться завершения опытно-промышленных испытаний, сроки которых пока неизвестны. Во-вторых, многие нефтяные компании уже закупили трубопроводы, и они, вероятно, не будут менять оборудование в ближайшем будущем. Поэтому массовое внедрение возможно только через 5-6 лет, если пектин покажет свою эффективность и экономическую выгоду», — резюмировал он.
