Акация и яблони: учёные создали "замедлитель" коррозии из натуральных компонентов

Учёные Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) и Казанского федерального университета (КФУ) в сотрудничестве с экспертами из Ирана и Китая разработали новые ингибиторы для защиты нефтегазового оборудования от коррозии на основе полиуретана и гуммиарабика – смолы, получаемой из сока акации.

Зелёные ингибиторы

По словам исследователей, коррозия оборудования для добычи, транспортировки и переработки полезных ископаемых – причина почти четверти аварий в нефтегазовой отрасли. Существующие ингибиторы (специальные химические соединения, используемые для борьбы с коррозией) содержат токсичные элементы и опасны для экологии. Поэтому возрастает интерес к зелёным ингибиторам, получаемым из биологических источников, безопасных для окружающей среды. К ним относятся целлюлоза, крахмал, пектин, хитозан, декстрин, альгинаты и натуральные камеди, которые являются высокомолекулярными углеводами, выделяемыми в виде сока или смолы из деревьев и различных растений.

Новые ингибиторы учёные ПНИПУ и Казанским университетом разработали на основе аравийской камеди – гуммиарабика (смолы акации), в структуру которой введён полиуретан. Синтезированный продукт позволяет предотвратить коррозию углеродистой стали при добыче газа в кислой среде. Исследователи синтезировали три полиуретана с присоединёнными к структуре молекулами аравийской камеди с разной степенью прививки и исследовали их.

Как рассказал ТАСС профессор кафедры нефтегазовых технологий ПНИПУ, доктор технических наук Дмитрий Мартюшев, аравийскую камедь обычно получают из стеблей и ветвей акации.

– Благодаря своим характеристикам она эффективно предотвращает коррозию различных металлов и сплавов, например стали и алюминия, и в различных средах (кислотных, щелочных и нейтральных), – пояснил учёный. – Её качества обеспечивают исключительное покрытие поверхности даже при минимальной концентрации и превосходную долгосрочную защиту от коррозии.

Яблоки и частицы

Специалисты Балтийского федерального университета (БФУ) имени Иммануила Канта с коллегами из Восточно-Казахстанского технического университета тоже создали новое покрытие, защищающее от коррозии нефтепроводы. Как пояснили в пресс-службе Минобрнауки РФ, учёные синтезировали микрочастицы на основе меди и серебра, стабилизированные яблочным пектином. Эксперименты показали, что такие частицы эффективно связывают серосодержащие органические соединения. «Поскольку вещества, содержащие атомы серы, присутствуют в составе нефти и приводят к коррозии металлов, разработка поможет уберечь трубопроводы и другое оборудование, контактирующее с нефтью, от преждевременного разрушения», – отметили в пресс-службе ведомства.

Ускоренная коррозия нефтепроводов происходит из-за того, что в состав нефти, помимо углеводородов, входят активные серосодержащие соединения, такие как тиолы и тиоэфиры. Они окисляют металлы, образуя сульфиды, в результате прочность трубопроводов снижается.

Исследователи решили, что для защиты нефтепроводов можно использовать биметаллические (состоящие из двух металлов) микрочастицы на основе меди и серебра. Раствор из микрочастиц наносится на поверхность металлов, контактирующих с нефтью. Медь и серебро, входящие в состав микрочастиц, хорошо взаимодействуют с серой, поэтому будут притягивать приводящие к коррозии соединения к себе, тем самым защищая от них нефтепроводы и оборудование.

Авторы получили микроразмерные биметаллические частицы, осадив на поверхность наночастиц серебра медь. Затем полученные структуры поместили в раствор яблочного пектина – клетчатки, которая в природе обеспечивает твёрдость плодов, а в случае с раствором микрочастиц помогает поддерживать его стабильность.

– Наши эксперименты показали, что предложенные биметаллические микрочастицы могут служить экологически чистым способом защиты металлов от коррозии, – рассказала доцент БФУ Елена Ван. – В дальнейшем мы планируем провести эксперименты в реальных условиях: нанести слой микрочастиц на поверхность корпуса трубопровода и воспроизвести условия транспортировки нефти по нему. Мы предполагаем, что долговечность таких покрытий будет соизмерима со сроком эксплуатации самих труб.

Тем временем

В ближайшее время в Татарстане может открыться первое в России предприятие, производящее пектин. По словам главы Дрожжановского района Марата Гафарова, в своём роде производство станет первым в стране.

Натуральный загуститель пектин используется для начинок конфет, фруктовых начинок, производства зефира, пастилы, мармелада и многих других продуктов.

Василий АКУЛОВ