Мембрана для выделения метанола

кандидат химических наук, доцент СПбГУ (кафедра химической термодинамики и кинетики)

Александра Юрьевна Пулялина

НЬЮСМЕЙКЕР

Кейсы

Ученые СПбГУ создали мембрану, чтобы выделять метанол из органических смесей и использовать его повторно. Разработка поможет сделать производство во многих сферах более экономичным и экологичным. Произвести мембрану можно из доступных на российском рынке реагентов.

Химики СПбГУ получили высокоочищенный метанол из промышленных отходов

12.05.25

Мембрана

Промышленные отходы

Химия

Недорогая и востребованная

3.

Простая, но эффективная

2.

Почему актуально?

1.

Содержание:

Почему актуально?

По данным компании Kings Research, объем мирового рынка метанола в 2023 году оценивался в $ 39,09 млрд, в 2024 году — в $ 40,67 млрд. По прогнозам специалистов, к 2031 году он вырастет до $ 55,41 млрд.

Такой рост обусловлен тем, что метанол — это один из самых распространенных реагентов в промышленности. Его используют и как растворитель, и как компонент для производства органических жидкостей. Метиловый спирт как одно из исходных веществ включают в синтез уксусной кислоты и необходимого для производства строительных материалов формальдегида. Кроме того, метанол нужен для создания различных видов пластика и повышения детонационной стойкости моторного топлива. А в последнее время метиловый спирт все чаще применяют как альтернативное горючее для судов.

Поскольку производственных процессов с участием метанола много, важно, чтобы они проходили безопасно для окружающей среды и не требовали значительных финансовых затрат. Ученые СПбГУ придумали, как сделать их более экологичными и экономичными. Они создали мембрану для выделения метилового спирта из отработавших метанолсодержащих смесей. Разработка даст возможность повторно использовать продукт после процесса очистки.

«Мы сделали высокоэффективный материал для выделения метанола методом первапорации. В ходе него происходит испарение смеси через мембрану и сбор конденсата из целевого вещества, — рассказывает Александра Юрьевна Пулялина, кандидат химических наук, доцент СПбГУ (кафедра химической термодинамики и кинетики). — Наша мембрана позволяет осуществлять очистку и регенерацию метилового спирта с высокой степенью чистоты при умеренных (даже комнатных) температурах и без внедрения дополнительных компонентов». Что, по словам ученого, является главными преимуществами разработки перед конкурентами.

Простая, но эффективная

Созданная мембрана обладает и другими преимуществами. В частности, ее можно синтезировать легко воспроизводимым методом из самых недорогих и доступных на российском рынке компонентов. Тогда как производство существующих на сегодня аналогов является более дорогим и в некоторых случаях более сложным из-за добавления вспомогательных веществ.

Также мембрана обладает высокой селективностью. Этим не могут похвастаться ее конкуренты: при их применении вместе с метанолом могут отделяться и другие компоненты смеси. Разработка химиков Университета избирательна, через нее проходит только метиловый спирт. Именно это обеспечивает уровень чистоты, необходимый для использования выделенного продукта повторно.

Александра Юрьевна Пулялина

кандидат химических наук, доцент СПбГУ (кафедра химической термодинамики и кинетики)

«Кроме того, наша разработка является мультифункциональной: с ее помощью можно отфильтровывать метанол из самых разных смесей. Что невозможно при использовании других подобных продуктов».

Сегодня для выделения метанола из отработавших промышленных смесей чаще всего применяют ректификацию — противоточный массообмен между жидкостью и паром. Ограничение этого метода заключается в невозможности разделять азеотропные метанолсодержащие жидкости (те, в которых состав остается одинаковым и в жидкой, и в паровой фазе. — Прим. ред.) без внедрения вспомогательных компонентов, что ведет к дополнительным тратам, и без потери целевого продукта, что уменьшает результативность процесса. Новую мембрану можно использовать для разделения азеотропных сред. Кроме того, она способна разделять еще и термически неустойчивые растворы.

Как рассказала Александра Пулялина, благодаря перечисленным свойствам разработка способна открыть большие возможности для производств: сэкономить денежные средства, сырье и избавиться от необходимости утилизации отработанных растворов.

Недорогая и востребованная

Эффективность мембраны ученые проверили в лабораторных экспериментах, имитирующих промышленные задачи.

Сегодня исследователи располагают лабораторным прототипом мембраны. Он представляет собой полимерные пленки толщиной 40–50 мкм. Промышленный прототип можно произвести с использованием имеющегося сегодня оборудования предприятий на территории России. Для этого нужны дополнительное время и финансирование.

По словам Александры Пулялиной, на производство лабораторной мембраны площадью 100 см² (1 000 000 000 мкм². — Прим. ред.) затрачивается порядка 300 рублей. Это небольшая сумма, и можно предположить, что промышленное производство мембраны будет иметь низкую себестоимость.

«Наш продукт станет очень востребованным. Его можно использовать на производствах химической, нефтехимической, фармацевтической и косметической промышленности. Также мембрана пригодится в научно-исследовательских институтах аналитического, органического и полимерного профиля для усовершенствования методов очистки», — подчеркивает Александра Пулялина.