Ученые подобрали новое сырье для современных углеродных материалов

Представлен эффективный способ переработки обычного каменного угля в ценное сырье для производства высокотехнологичных продуктов. Рассказываем, как устроена новая методика.
Автор Hi-Tech Mail
образцы угля на руке ученого
Растворенный уголь может стать сырьем для современных углеродных материалов.Источник: new.ras.ru

Ученые Красноярского научного центра СО РАН вместе с коллегами разработали методику переработки угля в полиароматические углеводороды и смолы. Предложенная технология обеспечивает превращение около 97,5% исходного материала в высококачественное промышленное сырье с минимизацией количества отходов и значительным снижением содержания опасного канцерогена — бензопирена. Информация о достижении специалистов опубликована на сайте Российской академии наук.

Разработанная технология создает принципиально новую перспективу развития угольной промышленности, предоставляя экологичную замену традиционным способам сжигания топлива. Изготовленные таким образом вещества найдут применение в производстве современных материалов, включая углеродное волокно, электродный кокс и другие высокотехнологичные продукты.

Уголь перерабатывают путем растворения в специально подобранных жидких средах, производимых либо из самого угля, либо из нефти. Ученые испытали три типа растворителей: каменноугольная смола, нефтяной газойль и их комбинация. Под воздействием указанных реагентов и при температуре примерно 380 °C уголь распадается на компоненты, образуя высококонцентрированный продукт, содержащий до 97,5% полиароматических соединений.

Экспериментаторы установили, что выбор растворителя существенно сказывается на характеристиках конечного материала. Ключевое отличие заключается в степени ароматичности молекулярной структуры. Чем она выше, тем лучше термическая стойкость и химическая устойчивость вещества, что важно для изготовления углеродных композитных изделий. По словам экспертов, наиболее ароматичным оказался материал, обработанный каменноугольной смолой.

уголь образцы
Уголь превращается в ценные соединения с минимальным количеством отходов — не больше 8% независимо от выбранного растворителя. Источник: Freepik

К ключевым достоинствам новой технологии относится существенное уменьшение уровня потенциально опасных веществ в продуктах переработки. Так, содержание бензопирена — крайне вредоносного канцерогена — значительно сократилось по сравнению с обычным каменноугольным пеком. Более того, эксперименты подтвердили, что продление времени обработки угля способствует дополнительному снижению доли канцерогенных элементов. Все это делает предложенную технологию не только высокоэффективной, но и более безопасной с экологической стороны.

«Наша технология работает без катализаторов и водорода, в мягких условиях, и позволяет перерабатывать уголь почти полностью. Это делает ее перспективной для замены части нефтяного сырья и развития экологически более чистого производства углеродных материалов», — заключает один из авторов работы Петр Кузнецов, доктор химических наук, ведущий научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН.

Ранее в России придумали дешевый метод повышения прочности стали.