Эстеровые масла могут стать экологичной альтернативой обычным моторным жидкостям

Статья опубликована в сборнике международной конференции «Химия. Экология. Урбанистика». Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».

Современный мир и транспорт практически полностью зависят от нефти. В различных отраслях промышленности углеводороды широко применяются для производства топлива, моторного масла, асфальта, парафина, смазочных материалов и других продуктов. Это приводит к быстрому истощению природных запасов нефти. Кроме того, каждый год в мире происходят разливы, отравляющие почву и воду на годы вперед.

Яркий пример – разлив отработанного моторного масла. Единицы автомобилистов прибегают к переработке, поэтому зачастую водители просто выбрасывают его на свалки вместе с бытовым мусором или сливают на землю. Через ливневые стоки оно попадает в водоемы, где всего 1 литр образует тонкую пленку площадью в сотни квадратных метров, нарушая газообмен и убивая водную живность.

Полный и мгновенный переход на автомобили, работающие от электричества, мог бы частично решить проблему, но на данный момент из-за стоимости и технологических ограничений (ресурсы для аккумуляторов, неразвитость сети быстрых зарядных станций), он невозможен. При этом даже несмотря на отсутствие двигателя, куда заливается масло, электрокары тоже нуждаются в специализированных смазочных материалах для редукторов и систем охлаждения. Они также делаются из нефтепродуктов, и проблема их утилизации никуда не исчезнет.

Из-за очевидной экологической угрозы как никогда остро стоит задача найти безопасную и возобновляемую альтернативу. Перспективным решением считаются эстеровые масла, созданные не из нефти, а из растительного сырья.

Помимо своей безопасности для окружающей среды они обладают высочайшей термоокислительной стабильностью для защиты деталей автомобиля в экстремальных условиях и смазывающими способностями, снижающими их износ. Также они отлично удерживают образующиеся в ходе эксплуатации шламы, не позволяя им оседать в виде отложений и нагара.

С точки зрения сохранности природы ключевой аргумент в пользу «зеленых» смазок — их способность быстро и безопасно разлагаться в земле в случае утечки. Ученые ПНИПУ провели эксперимент на конкретном соединении эфира – химической основы эстеровых масел. Это вещество, которое служит упрощенной моделью для изучения биоразложения. Его получают из рапсового или подсолнечного масла путем химической реакции с этиловым спиртом.

Для исследования ученые создали специальную установку по строгому государственному стандарту, чтобы качественно оценить скорость биоразложения эфира. В питательную среду с природными микроорганизмами добавили образец эфира и продували воздух. Самая важная часть установки — система, которая улавливала углекислый газ (CO₂), выделяемый бактериями в процессе «поедания» масла.

– Измерение объема, выделенного CO₂, позволило определить, какая часть смазочного материала на текущий момент уже переработана.Так, результаты показали, что процесс биодеградации продвигается не быстро, но очень активно. За 57,5 часов микроорганизмы переработали 5,3% образца, выделив 17,05 ммоль CO₂. Скорость разложения этилолеата составила 7,3 ммоль CO₂/сутки, – комментирует Ирина Пермякова, доцент кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ, кандидат технических наук.

На основе этих данных был рассчитан ключевой экологический показатель — период полураспада, то есть время, за которое половина исходного количества вещества разлагается под действием микроорганизмов. Для этилолеата он составил около 23 суток, что примерно соответствует разложению обычного растительного масла. Это значит, что всего за три недели природа самостоятельно справится с половиной такого пролитого вещества, что в 5-10 раз быстрее, чем после воздействия нефтепродуктов. По международной классификации, это относит эфиры к умеренно биоразлагаемым соединениям: они не исчезают за день, но и не отравляют экосистему годами, как нефтепродукты.

Исследование ученых ПНИПУ наглядно демонстрирует возможность создания полностью биоразлагаемых машинных масел. Это минимизирует вред от аварий, разливов или простой утилизации отработанного масла, поскольку от таких продуктов почва и вода смогут очиститься сами.

Кроме того, развитие эстеровых масел снижает зависимость от нефти и переводит экономику на возобновляемое растительное сырье. В перспективе результаты этой работы могут лечь в основу стандартов для новых, «зеленых» видов масел, что станет важным шагом к гармонии между технологиями и природой.

ПНИПУ

1446 статей

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.

Показать больше

Закладка

Скопировать ссылку

Email

Печать

Twitter

VK

Telegram