Écologisation de la séparation des hydrocarbures et du raffinage du pétrole brut
Des membranes à base de polymères qui séparent sélectivement les mélanges d'hydrocarbures et de pétrole brut pourraient éclipser les procédés thermiques industriels actuels
Les membranes à base de polymères développées à KAUST pourraient permettre des approches de séparation industrielles plus écologiques et moins coûteuses. Leur stabilité et leur sélectivité peuvent être ajustées par réticulation thermique pour séparer des mélanges d'hydrocarbures simples et des fractions complexes de Pétrole brut.
Une membrane polymère organique mise au point par les scientifiques de KAUST offre un moyen plus écologique et plus durable de séparer les mélanges d'hydrocarbures.
2022 KAUST; Anastasia Serin.
Les procédés de séparation, tels que la distillation et l'évaporation, sont essentiels pour les industries chimique, pharmaceutique et pétrochimique, mais ils sont également gourmands en énergie, coûteux et polluants. Chaque année, les raffineries de pétrole brut consomment environ un pour cent de l'énergie totale utilisée dans le monde, et certaines raffineries peuvent même rejeter jusqu'à 20 à 35 millions de tonnes de dioxyde de carbone (CO2) dans l'atmosphère.
"La diminution des émissions de gaz à effet de serre est un pas en avant dans la lutte contre le changement climatique", explique l'auteur principal, Stefan Chisca, chercheur à KAUST. Les membranes, avec leur faible empreinte carbone et leur capacité à s'adapter à de petits espaces, offrent une alternative intéressante à ces procédés thermiques et peuvent réduire les émissions deCO2 des raffineries de pétrole brut.
Les membranes polymères sont moins chères et plus faciles à fabriquer et à adapter aux processus à grande échelle que les membranes inorganiques. Cependant, leur faible stabilité dans des conditions industrielles difficiles, telles qu'une température élevée et certains solvants, affecte leurs performances.
Les chercheurs ont choisi le polymère polytriazole - portant des groupes fonctionnels hydroxyle comme squelette stable - pour leur membrane. Ils ont déposé le polymère dissous dans divers solvants sur une plaque de verre et ont immergé le support dans de l'eau distillée pour enlever le film résultant. Ensuite, ils ont chauffé le film dans un four pour réticuler les groupes hydroxyle et générer une membrane stable dans les solvants organiques ainsi que dans les milieux hautement acides et basiques.
La réticulation est nécessaire pour les applications difficiles et doit assurer la stabilité dans la plus large gamme de conditions, explique Suzana Nunes, chef d'équipe. "La clé pour obtenir des membranes qui pourraient résister à des environnements difficiles comme le pétrole brut est la présence des groupes hydroxyle", dit-elle.
Les membranes ont enrichi les mélanges d'hydrocarbures jusqu'à 95 % dans les composés contenant moins de dix carbones. Elles ont montré une plus grande sélectivité envers les paraffines par rapport aux aromatiques, ce qui a permis aux chercheurs de cibler différents mélanges de pétrole brut.
"Un autre facteur crucial pour le succès de ces membranes est leur morphologie poreuse asymétrique", explique Nunes. La surface supérieure des membranes présente une couche dense ultrafine consolidée par réticulation, ce qui assure une sélectivité de taille. Les couches sous-jacentes présentaient une structure très poreuse avec des pores ouverts interconnectés qui augmentaient progressivement avec la profondeur pour permettre la perméation.
M. Chisca explique que l'équipe procède actuellement à la mise à l'échelle des membranes et à la fabrication de modules d'essai pour les usines pilotes. L'intégration d'une unité de membrane en polytriazole dans les raffineries existantes peut améliorer ces processus en produisant des composants plus purs ou en éliminant les sous-produits tout en réduisant la consommation d'énergie.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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