Учёные МАИ и ОИВТ РАН нашли способ снизить углеродный след при добыче нефти

Фото: Пресс-служба МАИ / Архив

Учёные Московского авиационного института и Объединённого института высоких температур Российской академии наук разрабатывают технологию, позволяющую превращать побочный продукт нефтедобычи — попутный нефтяной газ (ПНГ) — в водород и высококачественный технический углерод, которые используются в энергетике и авиации. Технология не только помогает получать полезные в промышленности вещества, но и снижает углеродный след. В рамках проекта уже создана пилотная установка, которую планируют испытать непосредственно на местах добычи нефти. 

Сегодня ПНГ чаще всего просто сжигают при помощи газового факела. При этом в воздух попадает большое количество углекислого газа. Так, по данным Росстата, в 2025 году в факелах сожгли 25,1 миллиарда кубометров попутного газа — на 6,8% больше, чем в 2024-м. Эксперты опасаются, что сжигание газа усилит парниковый эффект и приблизит глобальное потепление. Однако факельное сжигание — это не только экологический ущерб, но и прямые экономические потери для компаний из‑за неэффективного использования ресурсов и штрафов. В частности, в России законодательно разрешено сжигать не более 5% от общего объёма добытого попутного нефтяного газа. За превышение этого лимита нефтедобывающие компании несут строгую финансовую ответственность. Например, сжигание сверх нормы 500 миллионов кубометров ПНГ обойдётся компаниям в 10 миллиардов рублей штрафов, а ещё восемь миллиардов придётся выплатить в качестве компенсации вреда атмосфере.

В МАИ и ОИВТ РАН предлагают не выбрасывать газ в атмосферу, а перерабатывать его под воздействием высоких температур — методом пиролиза. Для этого создана лабораторная установка, в которой используется печь с керамическим реактором. Суть работы проста: газообразные отходы нефтяной промышленности прогоняют через нагретый до 700–1400 градусов реактор и получают водород и технический углерод — чёрную сажу. Аналогов такой установке в России нет.

Ключевая проблема технологии — зауглероживание реакторного пространства, при котором поток газа перекрывается наростами образовавшейся сажи и продуктами её спекания. На созданной установке команда проекта успешно протестировала способ очистки при помощи керамических шаров: во вращающейся трубе реактора они перемалывали сажу и предотвращали образование пробок. 

Сейчас учёные моделирует процесс пиролиза на метане — основном компоненте попутного газа, а также проводят эксперименты  на имитирующей ПНГ газовой смеси, содержащей метан, этан, пропан и другие углеводороды. Изменяя состав сырья, скорость потока через реактор, температуру и тип катализатора, они оценивают, как это влияет на объём и структуру производимых веществ.

— Использование специального вещества – катализаторов – облегчает процесс разложения метана, благодаря чему пиролиз можно проводить при более низких температурах. Это снижает энергозатраты и способствует образованию углеродных наноматериалов. Их введение в состав авиационных композитов повышает ресурс и надёжность создаваемых конструкций при одновременном снижении массы. Помимо этого, данные материалы применяются для создания облегчённых систем молниезащиты, композитов с функциями экранирования электромагнитного излучения, радиопоглощения и другими. В основном такие материалы на рынке имеют импортное происхождение, — рассказал участник проекта, аспирант МАИ Матвей Гальцов‑Циенциала.

Получаемые углеродные материалы могут быть востребованы не только в авиационной, но и в энергетической или химической промышленности, а водород может использоваться как топливо, в металлургии – для восстановления железа из руды, для производства аммиака и в других областях.