این موفقیت به کمک دانش نانو و در پژوهشگاه صنعت نفت ایران حاصل شده است. در این زمینه با دکتر علی‌مراد رشیدی، عضو هیات علمی پژوهشگاه صنعت نفت و مسئول مرکز تحقیقات نانوتکنولوژی این پژوهشگاه گفت‌وگو کرده‌ایم.
- نانو فناوری در صنعت نفت چه کاربردی دارد؟
هر ماده‌ای که یک بعد آن بین 1 تا 100نانومتر باشد یک ماده نانوساختار نامیده می‌شود. این ابعاد ویژگی‌هایی به ماده مذکور میدهد که از حالت معمول متفاوت است مثلا طلای نانومتری با طلای معمولی هم به لحاظ رنگ و هم به لحاظ خصوصیات ساختاری متفاوت است. نانو در تمام علوم کاربرد دارد و وارد زندگی ما شده است در قالب نانو نقره به‌عنوان آنتی‌باکتریال در مواد شوینده و نانو فناوری‌های دیگر در لباس‌ها، یخچال‌ها، ماشین‌های لباسشویی یا شیشه‌های خود تمیز‌شونده که وقتی نور خورشید به آن برخورد می‌کند خاصیت فتوکاتالیستی پیدا می‌کند و سطح شیشه را تمیز می‌کند، کاربرد گسترده‌ای یافته‌اند. ساختمان‌های جدید عمدتا با رنگ نانو عایق پوشیده می‌شود که علاوه بر ایجاد طراوت و شادابی در انسان تا 15درصد از اتلاف انرژی جلوگیری می‌کند. در صنعت نفت این تکنولوژی کاربردهای زیادی دارد. ما از سال83 مرکز تحقیقات نانو در صنعت نفت را تاسیس کردیم و سپس در صنعت نفت اولویت‌بندی نانو را انجام دادیم تا موارد استفاده از آن در صنعت نفت مشخص شود، چه در بخش بالادستی در اکتشاف و استخراج نفت و برداشت و چه در بخش‌های پایین‌دستی که شامل پالایشگاه‌ها و پتروشیمی و شرکت و پالایش گاز و پلیمر و حتی انرژی و محیط‌زیست را اولویت‌بندی کردیم. در 5سال گذشته بر مبنای آن 9 طرح پژوهشی بزرگ را در صنعت نفت به صورت کاربردی پیاده کردیم که حاصل آن 5فناوری نانو در صنعت نفت شد.
- این 5 فناوری نانو پایه را نام ببرید و کاربرد آن را در این صنعت توضیح دهید.
1 - تبدیل نفت‌سنگین به سبک است، با توجه به اینکه مخازن ما دوره عمرشان به سمت نفت سنگین رفته است بنابراین نیازمند تکنولوژی‌هایی است که آن را سبک‌سازی، بهره‌برداری و استفاده کند. مواد نانو ساختار وارد نفت سنگین می‌شود و در شرایطی آن را تبدیل به نفت سبک می‌کند. ماده نانو ساختار را به صوت نانو امولشن وارد نفت‌سنگین یا فوق‌سنگین می‌کنیم و با فرایند هیدرو‌کراکینگ کاتالیستی در فشار حدود 50 تا 70بار و دمای 300 تا 400درجه سانتیگراد باعث کرک‌شدن نفت مزبور در حضور این کاتالیزور نانوساختار و تبدیل آن به نفت سبک و فراورده‌های آن می‌شود.
2 - تکنولوژی دیگر، تولید انبوه نانولولههای کربنی است. نانولوله کربنی یک ماده استراتژیک است که نه‌تنها در صنعت نفت بلکه در همه زمینه‌های دیگر نیز کاربرد دارد مثل پزشکی و ساختمان. بعد از الماس و گرافیک که 2ساختار کربن هستند ساختارهای جدید کربن فلورن که مثل توپ فوتبال است و دیگری یا چهارمین ساختار کربن نانو لوله کربنی است. این ماده دارای استحکامی 100برابر فولاد و وزن آن یک‌ششم فولاد و دارای هدایت الکتریکی و حرارتی خوبی است بنابراین به خاطر نیاز ما در صنعت نفت و کشور واحد نیمه صنعتی آن را 5سال گذشته راه‌اندازی کرده‌ایم با ظرفیت 20 تا 100کیلوگرم در روز. این ماده در صنعت نفت کاربردهای زیادی دارد (در دنیا نانو کاتالیزورها جایگزین کاتالیزور‌های معمول شده‌اند چون فعالیت و اکتیویته بالا و طول عمر بیشتری دارند و مصرف آنها کمتر است) بنابراین از این نانوکاتالیزورها در صنعت نفت نیز استفاده زیادی می‌شود از آن به‌عنوان فیلتر و غشا استفاده می‌شود و در تصفیه گاز‌های اسیدی و هم در تصفیه آب آشامیدنی و تصفیه پساب‌های صنعتی کاربرد دارد. به‌عنوان مثال نانوسیال در رادیاتورها به جای ضدیخ استفاده می‌شود که یک‌‌دهم درصد به آب رادیاتور اضافه کنیم انتقال حرارت را حدود 20 تا 30درصد بهبود میدهد. برای سیمان‌کاری در صنعت نفت سیمان‌های فوق‌سبک حفاری را با تکنولوژی نانو که در 5 سال گذشته به آن دست یافته‌ایم به کار می‌بریم، این سیمان را در 24حلقه چاه در جنوب، تست میدانی کرده‌ایم که موفقیت‌آمیز بوده است.
3 - نانوکاتالیست برای فرایند سولفورزدایی است چون گازوئیلی که ما داریم به خاطر داشتن ترکیبات گوگردی با استانداردهای یورو4 تطابق و همخوانی ندارد. بنابراین با تکنولوژی‌نانو از ترکیبات نفتی همچون گازوئیل گوگرد‌گیری کرده‌ایم که اساس آن بر نانوکاتالیست‌های مبتنی بر نانولولههای کربنی است.
4 - تکنولوژی دیگری که در 5سال گذشته آن را توسعه داده‌ایم اکسیدهای فلزی نانو ساختار است که در صنعت نفت مثل اکسیدروی و اکسیدمنیزیم کاربردهای زیادی دارد و البته در دیگر صنایع نیز زیاد استفاده می‌شود. به‌عنوان مثال میزان مصرف اکسیدروی در کشور حدود 20هزار تن است که10هزار تن آن در صنایع لاستیک‌سازی مصرف می‌شود. وقتی اکسید روی را به ابعاد نانو می‌بریم یعنی نانواکسیدروی مصرف آن حدود 40درصد کاهش می‌یابد چون سطح تخلخل بالا می‌رود. پس مصرف سرمایه‌های ملی کاهش می‌یابد. در حال حاضر با ظرفیت 300کیلوگرم در روز و به‌صورت نیمه صنعتی آن را تولید می‌کنیم.
5 - کار دیگر بحث ذخیره‌سازی گاز است یعنی تکنولوژی ای.ان.جی.
همانطور که آگاه هستید فشار بالای سی.ان.جی یکی از مشکلات آن است.این گاز با 200 بار فشار در کپسولی در خودروها ذخیره می‌شود که می‌توان از آن به‌عنوان یک بمب یاد کرد که در صندوق عقب خودروهای گازسوز جاسازی می‌شود علاوه بر آن دارای وزن زیادی است. تکنولوژی‌ای که در حال حاضر جایگزین آن شده ای.ان.جی است یعنی ادسورب نچرال گس. این گاز نیز در سیلندر ذخیره می‌شود ولی فشار گاز 35بار است یعنی با فشاری حدود یک‌ششم قبل ولی همان حجم گاز را ذخیره می‌کند. بنابراین وقتی فشار به این حد کاهش می‌یابد وزن مخزن نیز کم می‌شود و نیازی نیست که حتما استوانه یک تکه باشد تا بتواند فشار بالا را تحمل کند و حتی به صورت مکعب مستطیل قابل ساخت است که بتوان در جای مناسبی آن را جای داد. این تکنولوژی در اروپا و کشورهایی مانند هند و فیلیپین در موتورهای معمولی و سه‌چرخ و اتوبوس‌ها کاربردی شده است. ما نیز به این تکنولوژی دست یافته‌ایم و بر آنیم تا در چند سال آینده با توسعه آن در کشور، آن را جایگزین سی.ان.جی کنیم تا مشکلات و خطرات آن را نداشته باشیم و تعداد مراجعه ماشین‌ها به پمپ‌های گاز را کاهش دهیم. این تکنولوژی در 2سال آینده به تولید صنعتی خواهد رسید.
- آیا این تکنولوژی‌هایی که به آنها دست یافته‌اید در کشورهای اروپایی و آمریکا پتنت شده‌اند؟
بلـه مـا روی این تکنولوژی‌ها 10پتنت بین‌المللی داریم که در اروپا و آمریکا به نام ایران و پژوهشگاه صنعت نفت ثبت اختراع شده‌اند.
- بـرنـامه آینده شما چیست؟
برای 5 سال آینده ما یک شبکه فناوری‌نانو در صنعت نفت را با همکاری معاون پژوهشی وزارت نفت راه‌اندازی کرده‌ایم تا با همکاری 22دانشگاه و 16 شرکت توسعه‌دهنده یک شبکه کاملا جامع ایجاد شود که هم از موازی‌کاری و تکرار تحقیق در صنعت نفت جلوگیری کند و هم تکنولوژی‌های هدفمند را رصد کند و متعهد شده‌ایم در 5 سال آینده نیز بتوانیم حداقل 15 فناوری را در حوزه نانو در صنعت نفت کاربردی کنیم.
- درباره نانو عایق‌ها توضیح بیشتری بدهید. آیا در این زمینه هم دستاوردهایی داشته‌اید؟
ما پروژه‌ای در این زمینه داریم. نانوعایق‌ها که از نانو ساختارهای سیلیسی تولید می‌شوند با ضخامتی یک پنجم عایق‌های معمولی دارای مقاومت حرارتی بالایی هستند که علاوه بر این ویژگی مثبت، خطرات آزبست را نیز ندارند وحتی می‌توانند جایگزین عایق‌های معمولی ساختمانی شوند.
- بودجه در نظر گرفته شده چقدر می‌تواند تحقیقات شما را پوشش دهد؟
خوشبختانه بودجه مورد نیاز ما در 5 سال آینده مورد تایید قرار گرفته و تامین شده است. ما در 5سال گذشته روی زیرساختارها کار کرده‌ایم و هدف ما در 5 سال آینده کاربردی کردن این فناوری در صنعت است. ما قلب این تکنولوژی‌ها یعنی نانو مواد را داریم و برای تولید فناوری بودجه در اختیار ما قرار داده شده تا آنها را توسعه دهیم.
