В ТГУ получили полезные продукты из «вредных» отходов

В ТГУ получили полезные продукты из «вредных» отходов

Учёные Тольяттинского государственного университета (ТГУ) запатентовали два новых химических продукта. Один из них может найти применение в фармацевтике, второй способен полностью останавливать коррозию металлов в агрессивных кислотных средах. Оба продукта получены на основе циклогексанона и его производных.

Циклогексанон – это органическое соединение, которое служит сырьём для промежуточных стадий производства. Его основное применение – синтез капролактама*, из которого затем получают полиамиды – нейлон, анид и другие виды полезного пищевого и технического пластика. Мировые объёмы циклогексанона исчисляются миллионами тонн.

– При получении капролактама на каждую тонну целевого продукта образуется до 150 кг отходов и сопутствующих веществ. При этом циклогексанон даже при обычном хранении вступает в реакцию сам с собой (так называемая автоконденсация), образуя бициклические структуры. До недавнего времени многие из этих «соединений-спутников» просто уничтожались, – поясняет руководитель научно-исследовательской группы, доктор химических наук, профессор Александр Голованов. – Мы обнаружили, что один из побочных продуктов при определённой обработке превращается в ценный двухатомный спирт. И у этого вещества уже есть потенциальная сфера применения – производство фармацевтических препаратов.

Создание полезных продуктов из отходов прямо на месте их образования – это пример современной «зелёной» и экономически эффективной химии.

Второе изобретение, которое запатентовал ТГУ, уже готово к практическому применению. Учёные разработали метод получения высокоэффективных ингибиторов кислотной коррозии стали на основе продуктов автоконденсации циклогексанона.

– Берём пробирку, наливаем соляную кислоту, помещаем туда стальную деталь. Она растворяется, выделяется водород, всё становится рыжим от ржавчины. Но если в этот же раствор добавить несколько кристалликов нашего соединения – коррозия почти полностью прекращается. Металл перестаёт разрушаться, – описывает эффект Александр Голованов.

По словам учёного, это свойство критически важно для нефтедобычи. Для растворения карбонатных пород скважины обрабатывают соляной кислотой, и кислотный раствор неизбежно контактирует с металлическим оборудованием. Обычно это приводит к его разрушению. Добавка же тольяттинского ингибитора позволит растворить породу, но оставить металл невредимым.

– Ещё одна область применения нашего ингибитора – подготовка металла под покраску. Вместо агрессивного травления, которое съедает и ржавчину, и сам металл, новое вещество заставит кислоту растворять только продукты окисления железа, не трогая основу, – подчёркивает Александр Голованов.

Он отметил, что ситуация с коррозией в России стали не просто «бич», а, по сути, системная проблема, усугублённая климатом, инфраструктурой и экономикой. Для нашей страны это даже более острый вопрос, чем в среднем по миру. Как пишет журнал «Территория Нефтегаз», коррозия является доминирующей причиной аварийных ситуаций в нефтедобывающей отрасли, на её долю приходится до 50% всех отказов оборудования. Ежегодно в России происходит более 20 000 порывов, свищей и других аварий на трубопроводах – это данные Ростехнадзора. Но особенно остро проблема стоит в портовой инфраструктуре. На VIII конгрессе «Гидротехнические сооружения и дноуглубление» было озвучено, что гидротехнические сооружения России изношены на 70%, треть затрат на их содержание связана с коррозией, а общий ущерб портовой инфраструктуры страны составляет порядка 14 млрд рублей в год.

По данным мировых исследований, ежегодные глобальные потери от коррозии составляют около 3–4% ВВП развитых стран. Для России с её объёмом ВВП это может соответствовать диапазону от 3 до 5 трлн рублей. Учитывая эти внушительные цифры, разработанный учёными ТГУ ингибитор может стать готовым решением проблемы национального масштаба.

*Капролактам – органическое вещество, которое используется в химической промышленности как сырьё для производства некоторых полимеров.