В России разработали не имеющую аналогов в мире технологию для предотвращения испарений бензина
В РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина нашли способ борьбы с испарением бензина в топливных резервуарах. Исследователи разработали особую краску для покрытия стенок хранилищ, которая действует как терморегулятор, снижая потери бензина почти до 2-3% в год и уменьшая выбросы в атмосферу вредных летучих соединений. Технология не имеет аналогов в России и в мире и поможет экономить топливо в резервуарах, особенно в тёплых макроклиматических районах: Крым, Кавказ, Краснодарский и Ставропольский край, Ростовская, Астраханская, Волгоградская области.
Покрытие содержит микрокапсулы с парафином (эйкозаном), заключённым в полиуретановую оболочку. Эти капсулы работают как аккумуляторы тепла: днём поглощают его избыток, предотвращая образование паров бензина, их нагрев и выход из резервуара, а ночью отдают наколенное тепло, уменьшая охлаждение.
«Проблема, которую решает наша разработка, известна как потери от «малых дыханий» резервуаров. Днём стенки резервуара нагреваются на солнце, пары бензина внутри расширяются и через специальный клапан выбрасываются в атмосферу. Ночью, при охлаждении, пары конденсируются, и резервуар забирает наружный воздух. Этот цикл повторяется постоянно, приводя к значительным потерям топлива», – отметил руководитель лаборатории функциональных энергосберегающих гибридных материалов РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина Денис Воронин.
Инкапсуляция парафинов для создания терморегулирующих добавок активно изучается во всём мире. Но российские учёные впервые предложили использовать такие добавки для уменьшения потерь бензина в резервуарах от так называемых «малых дыханий» вследствие среднесуточных перепадов температуры. Исследователи поместили парафин (эйкозан) в такие капсулы, а затем добавили их в стандартные лакокрасочные материалы для обработки резервуаров. Поскольку содержание капсул в краске не превышает 20%, то полученное в итоге покрытие не теряет своих основных эксплуатационных свойств.
«Когда дневная температура повышается и возникает риск перегрева, парафин внутри капсул плавится, поглощая избыточное тепло и не давая паровоздушной смеси в резервуаре сильно расшириться. Ночью, при охлаждении, парафин затвердевает, отдавая обратно накопленное тепло и смягчая падение температуры внутри ёмкости. Таким образом покрытие сглаживает суточные перепады температуры внутри резервуара, уменьшая потери от «малых дыханий»», – пояснил учёный. Эксперименты в лаборатории с моделью резервуара показали: покрытие с микрокапсулами снизило температуру паров бензина в среднем на 1,7 градуса за 480 циклов «день-ночь». Расчёты, основанные на реальных климатических данных по России за 2023 год, продемонстрировали: для большого резервуара объёмом 5000 тонн, экономия может составить от 84 до 235 килограммов бензина в год (от 1,79 до 2,76%).
Наиболее значительное снижение потерь зафиксировано в регионах с умеренно тёплым климатом, где суточные колебания температуры совпадают с рабочим диапазоном материала (35-40 градусов). В число таких регионов вошли: Крым, Кавказ, Краснодарский и Ставропольский край, Ростовская, Астраханская, Волгоградская области. Учёные отмечают, что эффективность покрытия для других регионов может быть повышена путём инкапсуляции парафинов с более подходящей рабочей температурой.
Испарение бензина при хранении – не просто техническая проблема, а утечка, которая бьёт по экономике и здоровью людей. Подсчитано, например, что в Канаде в 2002 году с заправок в воздух улетучилось 58 миллионов литров топлива – в пересчёте на одну станцию это более 14 литров бензина каждый день. В Китае потери достигли четырёх килограммов с каждой тонны хранимого топлива, а в отдельных случаях могут доходить до 0,5% от всего объёма. В масштабах страны эти цифры огромны.
Кроме того, испаряющийся бензин – это выброс летучих органических соединений, которые становятся причиной смога, вредят экосистемам и здоровью человека. Среди этих невидимых испарений содержится бензол – вещество с доказанным канцерогенным эффектом. Поэтому проблема потери от «малых дыханий» резервуаров остаётся актуальной.